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国内团队肿瘤学论文入选《Cancer Research》,3D卷积神经网络助力早期肿瘤浸润研究

赵泓维 2018-10-12 09:52

近日,动脉网(微信号:vcbeat)获悉,点内科技、复旦大学附属华东医院“张国桢肺微小结节诊治中心”和上海交通大学“SJTU-UCLA机器感知与推理联合研究中心”组成联合研究团队的共同合作科研成果“3D Deep Learning from CT Scans Predicts Tumor Invasiveness of Subcentimeter Pulmonary Adenocarcinomas ”发表于美国癌症研究协会(American Association for Cancer Research,AACR)会刊《Cancer Research》,这一杂志在2017年的影响因子为9.13。

 

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论文截图

 

该文章与2018年10月2日在线发表,文章利用深度学习的方法对像素级标注的亚厘米肺腺癌CT数据和其病例结果标注进行训练,通过多任务的卷积神经网络对亚厘米肺腺癌的浸润风险程度进行自动术前预测,并建立医疗影像上的任务谱降低模型的学习难度,迁移泛化能力、稳定性和可靠性。该研究能帮助医生选择早期肺癌的治疗方法,将有效推动精准医疗发展。

 

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CT影像预测早期肿瘤病例浸润,精确解决肺癌筛查难题

 

复旦大学华东医院李铭教授谈到了肺癌的现状:“我国属于肺癌高发国家,5年生存率低于20%,死亡率在所有癌症中位列第一的位置。其原因来源于国内的患者缺乏早筛意识,患者发现肺癌时往往已是中晚期,以现在的医疗水平治疗乏力。同时,高昂的医疗费用不仅让患者家庭入不敷出,相应的医疗保险也为国家带来了巨大的负担。所以,我国已经发布多个政策试图将患者下放至基层,这个过程需要人工智能进行辅助。”

 

然而,国内肺结节公司众多,虽图像识别的准确率相差无几,但整个诊断流程良莠不齐。为在整个产业中脱颖而出,点内科技尝试用多分类的方式将肺结节划分为AAH、AIS、MIA、IA四个亚类,给出早期浸润程度建议,更为深入的探究患者肺结节的情况。

 

在128例测试集上,多任务深度学习模型预测的结果优于4位放射科医生(两位高年资医师和两位低年资医生)的评价结果。该模型在区分浸润/非浸润两分类的准确率达到了78.8%(AUC),区分IAC/非IAC(0期/I期)两分类的准确率达到了88.0%(AUC),区分AAH-AIS/MIA/IAC三分类的准确率达到了63.3%(F1)。

 

该研究中使用的亚厘米肺结节数据大部分为肺磨玻璃结节,这种类型的结节,特别是亚厘米磨玻璃结节,在CT图像上由于传统的恶性征象较少出现,浸润前病变和浸润性病变影像表现重叠较高等特征,诊断十分困难,在三分类的诊断上,高年资医师的诊断正确率也只有56.6%,而点内的深度学习准确率可达到63.3%,由此可见深度学习在处理这类问题时的优势与前景。


本文从构思到发表,经历了数据采集、像素级标注、数据处理、模型开发训练、模型测试、公共数据集申请、下载、标注、测试、论文的攥写、修改、同行评阅、修回等过程,点内的联合研究团队只用了不到9个月时间便完成了算法开发测试及论文发表工作。

 

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关于点内科技


点内科技是一家创新性高科技企业,成立于2016年4月,总部位于中国上海。公司的核心管理团队均来自世界500强制药企业和医疗设备企业高端,其中不乏美国科学家荣誉协会会员和国家中组部“千人计划”成员。

 

在2017年的“天池医疗AI大赛--肺部结节智能诊断大赛”中,点内科技击败了2,886支来自世界各地的参赛队伍,取得第一名的好成绩。同年8月,点内生物获得来源于新毅投资的数千万人民币投资。

 

在AI产品审批方面,点内科技也长期行走于比肩头部AI医疗企业的位置。今年6月10日,肺部影像标准检测数据集肺结节图像现场标定结束后,为尽快进入测试阶段,中检院光机电室AI 小组于6月15日发出肺结节AI产品测试方案意见的征集通知,向中检院送检了第一批 11 家企业,点内科技赫然在列。

 

2018年8月8日,点内科技成为首批获得国家食品药品监督管理局(CFDA)医疗器械注册(二类)证书的企业。截止此时,点内生物已通过国内肺部专科医院和大型三甲医院完成近5万例肺部CT数据训练,将人工智能技术于大数据紧密结合。

 

对于未来,点内科技创始人告诉动脉网记者:“点内科技要将治疗肺结节做到极致,不仅是对肺结节进行检测、切割(病理),更是要找出其与基因的关系,并在此过程中,给予医生最好的使用体验。本次论文发表彰显了我们的科研实力,我们将与最优秀的人才保持合作,以保证点内科技走在世界最前沿。”


注:文中如果涉及动脉网记者采访的数据,均由受访者提供并确认。如果您有资源对接,联系报道项目,寻求合作等需求请填写 需求表

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