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人工智能診斷肺癌啦!又有一大批醫(yī)生要下崗?

EurekAlert最近報(bào)道了人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的一項(xiàng)新研究,該研究設(shè)計(jì)了一種新的計(jì)算機(jī)程序,可以分析病人肺部腫瘤的圖像、確定癌癥類(lèi)型,甚至可以識(shí)別導(dǎo)致細(xì)胞異常生長(zhǎng)的基因。

該研究由紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表在《自然醫(yī)學(xué)》雜志上,研究發(fā)現(xiàn)一種人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)程序有97%的準(zhǔn)確度可以區(qū)分腺癌和鱗狀細(xì)胞癌——這兩種肺癌類(lèi)型有經(jīng)驗(yàn)的病理學(xué)家有時(shí)也難以確認(rèn)。

人工智能診斷肺癌啦!又有一大批醫(yī)生要下崗?!

這種人工智能工具還能夠確定細(xì)胞中是否存在與肺癌相關(guān)的6種基因的異常形式——包括EGFR、KRAS和TP53,其準(zhǔn)確度在73%到86%之間。這種基因變化或基因突變通常會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞異常生長(zhǎng),但也會(huì)改變細(xì)胞的形狀和與周?chē)h(huán)境的相互作用,為自動(dòng)分析提供視覺(jué)線(xiàn)索。

研究人員說(shuō),隨著靶向治療的增加,確定每個(gè)腫瘤中哪些基因發(fā)生了變化變得至關(guān)重要,因?yàn)榘邢蛑委熤粚?duì)具有特定突變的癌細(xì)胞起作用。例如,已知大約20%的腺癌患者的基因表皮生長(zhǎng)因子受體中有突變,那么現(xiàn)在就可以開(kāi)始藥物治療了。

研究作者表示,目前用于確認(rèn)突變存在的基因測(cè)試可能需要數(shù)周時(shí)間才能返回結(jié)果。

“延遲癌癥的治療從來(lái)都不是好事,”高級(jí)研究員、紐約大學(xué)朗格尼癌癥中心病理學(xué)系副教授Aristotelis Tsirigos博士說(shuō),“我們的研究提供了強(qiáng)有力的證據(jù),證明人工智能方法能夠立即確定癌癥亞型和突變特征,從而使患者能夠更早地開(kāi)始使用靶向治療!

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機(jī)器學(xué)習(xí)

在目前的研究中,研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了統(tǒng)計(jì)技術(shù),使他們的程序在沒(méi)被告知如何做的情況下,能夠“學(xué)習(xí)”如何在任務(wù)中變得更好。這些程序構(gòu)建規(guī)則和數(shù)學(xué)模型,使其能夠基于數(shù)據(jù)示例進(jìn)行決策,隨著訓(xùn)練數(shù)據(jù)的增長(zhǎng),程序?qū)⒆兊谩案又悄堋薄?/p>

受大腦神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的啟發(fā),新的人工智能方法能使用越來(lái)越復(fù)雜的電路分層處理信息,每一步都將信息輸入到下一個(gè)步驟,并在此過(guò)程中為每條信息分配或多或少的重要性。

目前的團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練了一個(gè)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——谷歌的Inception v3,來(lái)分析從癌癥基因組圖譜獲得的幻燈片圖像。這讓研究人員可以測(cè)量他們的程序是如何訓(xùn)練的,以準(zhǔn)確和自動(dòng)地對(duì)正常組織與患病組織進(jìn)行分類(lèi)。

人工智能診斷肺癌啦!又有一大批醫(yī)生要下崗?!

有趣的是,這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在被人工智能程序錯(cuò)誤分類(lèi)的一小部分腫瘤圖像中,約有一半也被病理學(xué)家錯(cuò)誤分類(lèi)了,這說(shuō)明腺癌和鱗狀細(xì)胞癌這兩種肺癌類(lèi)型確實(shí)很難區(qū)分。另一方面,在被研究中的至少一名病理學(xué)家錯(cuò)誤分類(lèi)的54幅圖像中,有45幅被機(jī)器學(xué)習(xí)程序分配正確了,這說(shuō)明人工智能確實(shí)很有用。

“我們很高興自己的研究能夠提高病理學(xué)水平的準(zhǔn)確性,并證明人工智能能夠在癌細(xì)胞及其周?chē)M織的可見(jiàn)特征中發(fā)現(xiàn)以前未知的模式,”共同作者Narges Razavian博士說(shuō),他是放射學(xué)和人口健康系的助理教授,“數(shù)據(jù)和計(jì)算能力之間的協(xié)同作用正在創(chuàng)造前所未有的機(jī)會(huì),以改善醫(yī)學(xué)實(shí)踐和科學(xué)!

目前,他們正在尋求政府批準(zhǔn)在臨床上使用該技術(shù),同時(shí)將該技術(shù)用于對(duì)幾種癌癥類(lèi)型的診斷。接下來(lái),該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)使用數(shù)據(jù)訓(xùn)練其人工智能程序,直到它能將特定癌癥中基因突變的可能性的準(zhǔn)確度提高到90%以上。

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