捕捉胸部CT影像中的胰腺肿瘤征象,这款大模型已在医院应用

面对极其隐匿且凶恶的“癌中之王”——胰腺癌,如何借力人工智能,实现肿瘤的早期、大规模、高精度检测?
11月6日,“健康上海演播厅”特邀海军军医大学第一附属医院放射诊断科副主任医师曹凯,分享胰腺癌筛查的科普宣教和前沿咨询《人工智能助力肿瘤精准防治》。
图片
11月6日,“健康上海演播厅”特邀海军军医大学第一附属医院放射诊断科副主任医师曹凯,分享胰腺癌筛查的科普。 主办方  供图
胰腺癌早期症状隐匿,且会发生远处转移
胰腺是人体重要的消化器官。在所有恶性肿瘤中,胰腺癌的5年生存率最低,也因此被称为“癌中之王”。
随着人口老龄化的加深,以及高脂饮食、久坐不动等不良生活方式的影响,胰腺癌的发病率呈逐年上升趋势。据国家癌症中心最新的统计数据显示,中国胰腺癌的发病数已上升至全国第十,每年有近12万人罹患胰腺癌。
曹凯指出,胰腺癌之所以被称为“癌中之王”,主要与以下三方面有关。
其一是症状隐匿,难以发现。早期的胰腺癌往往没有明显的症状,或者症状不典型,比如轻微的腹痛、消化不良等等,非常容易被忽视。
其二是进展迅速,预后很差。胰腺癌的生物学特性恶性程度非常高,生长快速,容易侵犯周围组织,并且在早期发生远处转移。往往很多患者确诊时已经处于中晚期,失去了最佳的治疗机会。
其三,现阶段胰腺癌较其他肿瘤而言,治疗手段仍然有限。  
曹凯进一步表示,目前,手术切除是唯一可以治愈胰腺癌的方法,但由于早期发现率低,所以大约只有20%的患者有机会接受手术,且术后复发率较高。对于不能手术的患者,放疗和化疗的效果相当有限,主要面临耐药性和一线用药替代方案不多的困境。
“胃口不佳、皮肤瘙痒、浑身乏力,甚至剧烈的腹痛引起梗阻性黄疸,这些都会严重影响患者的生活质量。心理和经济负担,长期治疗所带来的高昂的医疗费用和心理压力,常常会给患者家庭带来沉重的负担。”曹凯说。
幸运的是,随着医疗技术的提升,以及大众健康意识的增强,早期诊断和综合治疗也在逐步改善。中国正加大对胰腺癌的科研投入,未来,在预防、早筛和治疗方面都将有更大的突破。
人工智能+平扫CT”早筛看得准、看得全
2023年,国际顶级医学期刊《自然医学》刊登了海军军医大学第一附属医院“平扫CT联用人工智能大规模检测胰腺癌的研究”,作为这项研究的共同第一作者,曹凯在“健康上海演播厅”带来了深度解读。该研究主要利用人工智能技术,在不需造影剂的平扫CT上,实现了对胰腺癌的早期、大规模、高精度的检测。
一直以来,仅靠平扫CT很难捕捉胰腺癌的身影。曹凯比喻,好比是在黑夜里找黑猫,正常胰腺和胰腺癌组织在平扫CT上几乎没有对比,因此很难识别。如果打了造影剂做增强CT,就好像在黑夜里打开了手电筒,病变就很容易发现了。然而,在身体没有出现不适症状时,大众几乎不会主动选择增强CT。
如何借助已经完成的胸部体检CT,筛查胰腺癌?过去五年,曹凯所在团队构建了一个人工智能大模型(简称“PANDA”),应用自注意力机制,解决了这一问题。它既可以看得准,还可以看得全——不仅能够捕捉图像中每个像素与邻近像素之间的微小差别(如近端胰腺的肿块),同时,还可以分析每个像素与其他所有像素之间的空间关系(如因为近端肿块压迫,所导致的远端胰管扩张和局部胰腺萎缩),从而综合分析、精准判断。
正是因为拥有了这种捕捉肿瘤直接和间接征象的能力,PANDA在国际多中心的验证中表现出色,每做1000例检查,仅误报1例,特异性高达99.9%;每100个胰腺癌患者中,仅漏报7个,敏感性达92.9%。目前,在海军军医大学第一附属医院,已开始大规模应用PANDA。同时,为方便全国各地的患者,特别开设了互联网特需门诊,已有影像资料的患者,不限于检查医院,都可以通过互联网特需门诊连线,由人机结合、联合阅片的方式,作出一个高效精准的诊断。
值得一提的是,“人工智能+平扫CT”作为底层的平台技术,未来有望成为大众体检的标配,通过胸部体检CT(即“平扫CT”),机会性地筛查胰腺癌。在体检场景的应用中,这一技术可以协助医生提升诊断的水平和工作的效率。曹凯提醒,高危人群应重视胰腺癌的筛查,尤其是父母罹患胰腺癌的、新发糖尿病的,或慢性胰腺炎病史的人群。
在取得前期成果的基础上,曹凯所在团队计划拓展模型的适用性,与全国甚至全球多家医院、体检中心、影像中心合作,开展多中心的前瞻性临床试验,验证模型在不同设备、不同人群中的适用性,增强其泛化能力。同时,还将深入研究胰腺疾病全流程的管理,借助人工智能技术,从早期筛查到鉴别诊断,从可切除性评估到预测患者预后,精准辅助临床决策。通过构建一个集成化平台:融合疾病诊断、治疗建议、随访管理于一体的人工智能平台,为医生和患者提供全面的支持。
曹凯介绍,未来,“平扫CT+人工智能”的筛查方式还将拓展到其他更多的疾病中去,实现“一扫多查”,覆盖肝脏、食管等。通过持续的数据收集和优化迭代,推动胰腺癌以及其他重大疾病的防治工作,为更多患者带来更多希望。