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“AI+医疗”,Google帮助癌症早期检测

癌症是全球主要死因之一。不论年龄、性别、贫富,它影响到每一个人,对患者、家庭和社会都造成巨大的负担。健康的生活方式可以预防癌症;早期发现和治疗可以提高存活概率,降低发病率和治疗费用。

去年开始,由于疫情的爆发,我们更加意识到健康的重要性,也意识到医疗条件不平等的世界性问题仍然突出。癌症的防治也一直受到医疗资源不平等的影响。世界卫生组织发布的“关于癌症的10个事实”中提到,癌症死亡总数中约70%发生在低收入和中等收入国家。

面对这些挑战,企业能做些什么呢?我们可以看到,除了通过捐赠和各种社区服务,企业也在发挥自己的“特长”,如Google等科技公司,就将一般被认为是“冷冰冰”的科技变得充满了“人情味”,让医疗创新能够惠及更多人。

研究表明,癌症负担可以通过癌症早期发现和癌症患者管理降低下来。如果做到早期诊断和充分治疗,许多癌症会有很高的治愈率。Google一直致力于通过人工智能/机器学习等先进技术,帮助医生更快、更准确地进行癌症检测。

改善肺癌筛查

肺癌是全球最致命的癌症,也是全球第六大最常见的死亡原因。早期诊断和治疗是提高肺癌生存、降低肺癌死亡率的重要措施。尽管低剂量CT筛查已被证明可以降低死亡率,但这一方法仍然存在诊断不明确、成本过高等问题。

2017年底,Google开始探索如何利用人工智能改善肺癌筛查。2019年,利用3D体积建模领域的进展,以及来自美国西北大学等合作伙伴的数据集,Google开发了一个机器学习系统,可以通过自动分析肺部CT图像,识别出肺部的细微恶性组织(肺结节),并生成肺癌预测的3D模型。输入患者先前拍摄的CT图像,它还可分析和评估可疑肺结节的生长速度,这是因为肺结节的异常生长是恶性肿瘤的明显迹象之一。

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在使用另一个数据集检验系统时,Google发现,当仅使用一张CT图像进行诊断时,它的表现与6位经美国委员会认证的放射科医生相当或更好,与没有使用其它辅助的放射学家们相比,它可以多检测出5%的癌症病例,少给出11%以上的假阳性结果。

评估前列腺癌侵袭性

每九名男性中,就会有一名患上前列腺癌,是造成男性死亡的前五种癌症之一(根据世界卫生组织2015年数据)。由于许多前列腺肿瘤是良性的,医生一般会先通过少量活检样本来评估肿瘤的侵袭性。保证该步骤的准确性可以避免不必要的、痛苦的放射性治疗和侵入性手术。因为活检样本组织量较少,且在提取和制备过程中容易发生意外的变化,所以这项依赖于显微镜和主观判断的工作对于医生们而言非常具有挑战性。

为了帮助医生们更好地评估前列腺肿瘤的侵袭性,Google与同属Alphabet旗下的生命科学公司Verily和美国圣地亚哥海军医学中心(Naval Medical Center San Diego)合作,共同开发出一个人工智能系统,能对大量提取的前列腺活检样本进行精准的格里森分级(Gleason Grading)。在将癌变区域分别与三种格里森模式进行匹配后,它会根据整个样本中每种格里森模式的相对数量分配总分级组。

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目前,这一系统的诊断准确率(72%)远高于未接受过前列腺癌领域训练的普通病理学家(58%),拥有支持专家级诊断的潜力。

改善乳腺癌检测

乳腺癌已成全球最常见的癌症,为了改善乳腺癌检测,Google进行了多项工作:

一般来说,乳腺癌癌细胞的扩散方式会先转移到附近的淋巴结中,针对从原发部位扩散转移到附近淋巴结的癌症的检测,是乳腺癌病理检查中重要且艰难的一步。2016年,Google发布了LYNA,一个利用深度学习来帮助病理学家提高乳腺癌诊断准确率的工具。2018年,Google的研究人员发表了两篇论文阐述其在乳腺癌方面的进展。在第一篇论文中,Google的研究人员将 LYNA 算法应用于识别淋巴结病理切片,它能以99%的正确率区分有转移性乳腺癌和无转移性癌症的载玻片。此外,它还能确定切片样本内患癌和可能患癌的位置。在第二篇论文中,六位病理学家分别在有LYNA 协助下和没有 LYNA 协助下对转移性乳腺癌的淋巴结做了检查,结果显示,在LYNA的协助下,病理学家平均诊断时间减半,检测淋巴结微转移的遗漏率也减少了一半。

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乳腺X光检查是目前最常用的乳腺癌检测方法。一方面,这项技术有着广泛的应用,但另一方面, 准确解读X光图像对医生来说仍是一项艰巨的任务,这导致假阳性和假阴性的情况时有发生,进一步影响诊断及治疗。为了帮助医生提高乳腺X光检测的准确率,Google在2020年发布了一个人工智能模型,尽管它只处理乳房X光照片,而不像医生那样可以了解患者的病史或查看之前的检测结果,但该模型诊断准确率高于乳腺癌专家,让假阳性和假阴性的情况有所减少。

作为现在医疗健康领域最热门的话题之一,“AI+医疗” 在癌症早期筛查方面取得的成果,让我们看到了它的巨大应用潜力。未来,希望这些技术能够为最普通的医务人员和患者所用,提高全球医疗系统的公平性和包容性。前路漫漫,或许Google正在进行的这些努力能为我们带来鼓舞和启发。


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