这个AI能救命!提前6个月发现胃癌病灶,突破医学影像认知

市场资讯
Jun 25

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AI新进展,救命的那种。

现在,只需做一次体检时常规的CT检查,再用AI分析,就有可能在癌症还没有露出明显症状之前——比如提前半年——把它揪出来

今天,国内与之相关的一项成果登上国际顶级期刊《自然·医学》(Nature Medicine):

全球首个利用平扫CT识别早期胃癌的AI模型DAMO GRAPE

它首次突破了传统影像学的限制,实现了用非增强的普通CT识别胃癌的可能性。

实际操作中,DAMO GRAPE在全国20个中心近10万人的大规模临床研究证明,其有望大幅提升胃癌检出率,并辅助影像医生提升敏感性。

这一全球首个大规模、低成本、基于影像的胃癌筛查初筛手段,是浙江省肿瘤医院与阿里巴巴达摩院合作的成果

就在昨天,浙肿和达摩院还宣布,将依托DAMO GRAPE,率先在浙江、安徽等省份开展大规模胃癌筛查。

咱们普通人,往往都是闻癌色变。

众多癌症中,胃癌不仅是我国最常见的恶性肿瘤之一,且导致的死亡人数还特别庞大——每年约26万例,在所有恶性肿瘤中居于第三。

不过患上胃癌并不一定等于死神降临。如果在早期发现并切除,5年生存率可达95%~99%,甚至有完全治愈的可能

然而,早期胃癌没有区别于普通胃炎的特异性症状,我国胃癌早期发现率长期徘徊在20%-30%之间。

现在医学界主流的胃癌早筛方法是“问卷+胃镜”,也就是先填标准化风险评估问卷,然后根据问卷结果,让筛选出的高/中危人群做胃镜筛查。

然而,胃镜有创、痛苦、高度依赖医生的经验,导致这个方法在我国普及难度高、依从性低

更棘手的是,"问卷+胃镜"对胃癌的检出率只有1%左右。也就是说,做100个胃镜,才能发现1例确诊。

困难重重,困难重重。

直到这一次,浙肿和达摩院提出了“平扫CT+AI”的胃癌筛查模式

平扫CT是体检和门诊常用的非侵入式检查,不打造影剂,成本低、效率高,经常在各项检查中使用——有时候为了检查肾脏器官做一次腹部平扫CT,同时就会扫描到胃部。

但现在主流医学认知认为,平扫CT难以用于空腔脏器的检查,尤其是胃癌筛查,因为:

联合团队没有被传统认知禁锢,相继克服胃部形态变化大、内部内容物干扰、早期病灶限于黏膜层等挑战,构建了全球国模最大的胃癌平扫CT影像多中心数据集(6720例),然后在此基础上研发出AI模型DAMO GRAPE。

DAMO GRAPE的敏感性和特异性分别达到85.1%和96.8%,相比起人类放射科医生分别提升21.8%和14.0%。

(注:“敏感性”可以理解为“揪出”潜在胃癌不遗漏的能力,“特异性”可以理解为准确识别而不虚假乱报警的能力)

具体把这个AI模型应用在“平扫CT+AI”模式的临床医学上,就是先用AI对腹部平扫CT检查患者初筛,再对AI提示的胃癌高风险人群通过胃镜确诊。

△AI成功从平扫CT识别早期胃癌

论文共同一作、浙江省肿瘤医院胃外科博士胡灿提到,2024年4月,一名患者检测出局部晚期胃癌。医生对其进行回溯研究时,将其6个月前检查其他疾病做过的平扫CT影像喂给DAMO GRAPE,就提示其存在早期胃癌病灶。

假使当时就有AI自动检测,这名患者将提前6个月确诊并接受治疗。

△AI提前6个月识别出胃癌

这并非个例,在此次研究中,共回顾了11名患者确诊前的CT影像,发现AI可提前2到10个月不等检测出胃癌。

在医生看不出端倪的CT影像上,AI找出了被遗漏的风险信号,也为胃癌筛查提供了一个全新的可能路径。

如今,AI模型DAMO GRAPE已经率先在浙江、安徽等地部署,并正向更多省市推广。

可喜的是,在两家地区医院的模拟筛查试验中,“平扫CT+AI”模式的胃癌检出率最高也达到了24.5%。

非常关键的一点,就是这些检出胃癌的病患中,约40%是原本无症状的患者。

△AI能识别各个阶段的胃癌

实际上,用AI提升胃癌检出率,并不是达摩院第一次在“AI+医疗”领域取得的突破。

在胃癌AI模型DAMO GRAPE发布之前,他们已经啃下过一块公认的硬骨头

“癌王”胰腺癌。

胰腺癌之所以被称为癌王,一来是因为胰腺是一个位置偏深、结构细长的器官,在普通CT图像中本就不容易辨识;二来胰腺癌发病隐匿,早期几乎无症状,70%以上患者一确诊就是晚期,五年生存率低于10%。

更要命的是,医学界针对胰腺癌缺乏有效筛查手段,也没有统一的早筛指南。

但这并没有阻碍相关研究的脚步。

2021年,达摩院内部明确确立了一个新的研究方向,用“平扫CT+AI”进行癌症筛查。

之所以想到这样的手段,是因为CT其实是由一串基于HU value(亨氏单位)的、从-1024到1024的连续数值。不同的数值对应着不同密度的组织,因此,虽然很多细节超出了人眼分辨的极限,但能通过数据分辨。

论文共同一作、达摩院医疗AI实验室高级算法专家表示,只要设计出一个合适的算法,就有希望通过AI找到CT上难以用肉眼看到的小的肿瘤。

在此之前,平扫CT很少用于肺癌之外的癌症筛查。

业内不是没有过质疑,夏英达就被自己约翰霍普斯金大学博士期间合作医生一票否决过,“用平扫CT来看胰腺癌,完全不可能”。

但AI科学家的使命,不就是把不可能变成可能吗?

也正因为如此,达摩院决定从死亡率最高的胰腺癌入手,把不可能的事当成突破口。

刚进入这个方向时,连最基础的用AI分割出胰腺的轮廓都极具挑战,想要识别病灶,更是难上加难。“医生都没办法在平扫CT上看清,那AI怎么标注?我们怎么训练模型?”

达摩院想到的办法,是借助增强CT

医生先在增强CT上精确标注出胰腺病灶,再用图像配准技术,把增强CT的标注信息映射回平扫CT,帮助AI找到关键特征。这样一来,哪怕医生无法直接在平扫图像上看出病灶,AI也能学会去识别那片区域的微妙变化。

整个模型训练过程持续了近两年,团队从全国多家医院收集了大量真实数据,构建起当时全球最大的胰腺肿瘤CT训练集。

最终,一个可落地的AI模型诞生了,这就是专攻胰腺癌筛查的AI模型DAMO PANDA。

在没有告知医生结论的前提下,达摩院团队将DAMO PANDA应用于20000+例过往的CT检查数据进行测试,结果令人震撼:

模型从中找出了31例此前被临床漏诊的胰腺癌病灶,其中2名患者在AI预警下接受复查并成功完成早期手术,获得治愈。

这一发现不仅验证了模型的准确性,更重要的是,它首次证明AI可以在平扫CT上识别胰腺癌病灶,填补临床“无筛查手段”的空白,是达摩院医疗AI走向实用的第一枪。

2023年11月,这一成果就登上了《自然·医学》,今年又被FDA(美国食品药品监督管理局)认定为“突破性医疗器械”。

如你所知,从2022年年底ChatGPT发布以来,大模型技术就走入高光时刻,成为科技界显学。

从那时候起,业内的注意力纷纷涌向模型迭代、数据闭环、算力竞赛。

就在这样的时代浪潮中,阿里达摩院奔赴了一个不算热门的方向:医疗AI。

譬如,达摩院医疗AI实验室肿瘤早筛和影像智能算法负责人张灵就介绍称,其所在团队一直在医疗AI领域攻克两个方向,一个是肿瘤早筛,一个是影像智能。

前者就是“平扫CT+AI”做多种癌症的筛查,后者的愿景是做一个AI影像医生,能全自动写出影像报告,提高医生诊断率的那种。两条路线,一个是用影像来做人类医生还做不到/做得不好的事情,另一个是用影像来让医生把原本能做的事做得更快更好。

对达摩院来说,这绝不是空中楼阁。

从筛查胰腺癌的DAMO PANDA到筛查胃癌的DAMO GRAPE,达摩院医疗AI团队已经在把这条技术路径从概念变成现实。

△医生在看DAMO GRAPE的识别结果

回过头来看,达摩院已经成立8年了。旗下布局,从理论到应用,涵盖基础科研、产业应用、民生相关。

一方面,延续“探索未来”的基因,基础技术上攻坚克难;另一方面,贴近业务需求,成为阿里集团内各业务线的技术赋能者和支撑者。

8年来,沿着这样的路线,达摩院一步一个脚印,从未停步。

来到大模型AI 2.0时代,达摩院孵化出了通义大模型——这目前是全国乃至全球最受瞩目的AI力量之一。

外界开始好奇,孵化出通义后,达摩院这支承诺要用科技面向未来的机构,现在要走向哪里?

现在明了,医疗AI,就是答案之一。

与很多讲出来就吸睛的AI落地热点方向不同,医疗AI注定不是一个快生快卖的商业故事,何况还是道阻且艰的癌症早筛。

但它能带来的影响,是真的能够改变人命运。

从长期视角来看,“平扫CT+AI”也不仅仅是医疗领域的一次应用创新,更是一种AI技术范式的演进:用AI挖掘日常数据中的未被利用的信息,生成更深度的结构化知识,从而形成更通用、更可信的智能能力。

这何尝不是AI真正介入现实、深入行业、改变命运的路径?

筛查胃癌的AI模型DAMO GRAPE公开发布后,达摩院透露了自身的下一步计划——

积极探索“一扫多查”,通过一次平扫CT,借助AI识别多种癌症和其他疾病,彻底改变传统的“一个癌种、一种检查、一套流程”的低效模式。

而除了医疗AI,作为阿里技术体系中的前沿孵化器,依旧会在多个前瞻性业务中扎根布局,持续产出有价值的成果。

如今,AI时代属于达摩院的答案,正在公众面前一点点展开。

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