圖為周永進(jìn)正在檢查患者的CT片。
阿里巴巴達(dá)摩院供圖
劉偉（化名）不久前來浙江省麗水市中心醫(yī)院體檢，做了一個(gè)胸部平掃CT。該院放射科醫(yī)生周永進(jìn)在看片子時(shí)，接入了AI。結(jié)果AI提示劉偉的胰腺上有病灶。接下來，進(jìn)一步診斷確診了胰腺癌。劉偉隨即被安排手術(shù)。
“胸部平掃CT主要是檢查肺部有無病變，雖然也會附帶照到一部分腹腔，但醫(yī)生每天要看100多名患者的片子，每個(gè)患者都有兩三百張圖像，從頭看到尾已經(jīng)很疲憊了。加上醫(yī)生看片的注意力主要集中在肺部，腹腔的異常情況有可能就翻過去了。”麗水市中心醫(yī)院放射科主任兼核醫(yī)學(xué)科（分子影像中心）主任盧陳英說。
劉偉的案例屬于隨機(jī)性發(fā)現(xiàn)，這就彰顯出AI技術(shù)的重要性。“它比肉眼更精確，胰腺疾病一般需要做增強(qiáng)CT或者磁共振才能發(fā)現(xiàn)，平掃CT很難發(fā)現(xiàn)，除非病灶特別大。”盧陳英說，AI通過細(xì)微的密度差別能把胰腺病變揪出來，敏感度比較高。
日前，阿里巴巴“醫(yī)療AI多癌早篩公益項(xiàng)目”在浙江麗水啟動。該項(xiàng)目將達(dá)摩院醫(yī)療AI前沿技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于衛(wèi)生健康領(lǐng)域，希望通過大規(guī)模隨機(jī)性日常檢查實(shí)現(xiàn)多癌早篩。這是全國首個(gè)落地的通過AI實(shí)現(xiàn)多癌早篩的項(xiàng)目，意味著AI前沿研究走出了實(shí)驗(yàn)室，有望向更多醫(yī)療資源不均衡的地區(qū)推廣。
醫(yī)生的想法
麗水的AI多癌早篩公益項(xiàng)目，緣起于對“癌癥之王”胰腺癌的研究。
上海市胰腺疾病研究所的曹凱醫(yī)生，大學(xué)期間在上海某三甲醫(yī)院實(shí)習(xí)。他當(dāng)時(shí)的導(dǎo)師是該院腸胃外科主任，不幸確診胰腺癌，發(fā)現(xiàn)時(shí)已是晚期，病情迅速惡化。雖然該院是國內(nèi)頂尖的胰腺疾病治療中心，但在晚期胰腺癌面前，依然缺乏有效的治療手段。曹醫(yī)生的導(dǎo)師最終醫(yī)治無效逝世。
痛惜之余，曹醫(yī)生在翻看導(dǎo)師的病歷數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其在確診胰腺癌的10個(gè)月前曾在體檢時(shí)拍過一次胸部平掃CT；仔細(xì)察看，胰腺部分確實(shí)有一絲病變痕跡。但由于當(dāng)時(shí)拍片只是為了篩查肺結(jié)節(jié)，無人往胰腺惡性腫瘤的方向診斷。
這讓曹醫(yī)生萌生一種想法：假如所有胰腺癌患者都能在確診前的10個(gè)月，通過體檢發(fā)現(xiàn)癌癥病灶，并進(jìn)行根治性的手術(shù)切除，將獲得更好的生存質(zhì)量。
胰腺癌素有“癌癥之王”的稱號，平均五年生存率不到10%，是中國乃至全球生存率最低的惡性腫瘤。然而，目前臨床指南不推薦篩查胰腺癌，這是由于一來胰腺癌發(fā)病率相對偏低，二來尚無高敏感性、高特異性的胰腺癌篩查手段，現(xiàn)有檢查方法用于大規(guī)模篩查會產(chǎn)生大量假陽性。體檢及醫(yī)院常用的平掃CT圖像對比度低，很難識別早期胰腺病變，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)生也容易出現(xiàn)漏診現(xiàn)象。
2022年起，阿里巴巴達(dá)摩院醫(yī)療AI團(tuán)隊(duì)與曹醫(yī)生接觸后，敏銳注意到胰腺癌的早篩早治具有重要的臨床意義，隨即聯(lián)同全球10多家頂尖機(jī)構(gòu)，諸如上海市胰腺疾病研究所、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院、布拉格查理大學(xué)第一附屬醫(yī)院、約翰霍普金斯大學(xué)等，共同發(fā)起研究課題，研究以“平掃CT+AI”進(jìn)行大規(guī)模的胰腺癌早期篩查。
2023年11月，相關(guān)論文在醫(yī)學(xué)權(quán)威刊物《自然·醫(yī)學(xué)》發(fā)表，收獲評價(jià)：“基于醫(yī)療影像AI的癌癥篩查即將進(jìn)入黃金時(shí)代。”
研究的創(chuàng)新
為了揪出“癌癥之王”，研究團(tuán)隊(duì)研制出一個(gè)強(qiáng)大的胰腺癌早期檢測模型PANDA——利用AI放大并識別平掃CT圖像中那些肉眼難以識別的細(xì)微的病理特征，有望成為一種在醫(yī)院、體檢中心落地推廣的大規(guī)模癌癥早篩工具。
與過往的醫(yī)療影像AI相比，這項(xiàng)研究有哪些創(chuàng)新之處？
首先，是在深度學(xué)習(xí)框架的構(gòu)建上，PANDA并非是一個(gè)單純的視覺分割模型，兼具分割、檢測、分類功能，其深度學(xué)習(xí)框架包括三階段：第一，通過構(gòu)建分割網(wǎng)絡(luò)來定位胰腺，第二，采用多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)來檢測異常情況，第三，采用雙通道Transformer來分類并識別胰腺病變的類型。
其次，是訓(xùn)練策略的創(chuàng)新。針對胰腺腫瘤位置隱匿、在平掃CT圖像中無明顯表征等特點(diǎn)，達(dá)摩院團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出一種知識遷移的訓(xùn)練方式，即利用圖像配準(zhǔn)技術(shù)將增強(qiáng)CT上的先驗(yàn)知識遷移至平掃CT的數(shù)據(jù)集上，將不同胰腺腫瘤的局部特征與全局特征編碼進(jìn)上述框架，并用病理金標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)的腫瘤類型用于監(jiān)督AI的訓(xùn)練，一舉解決過往AI識別癌癥時(shí)普遍存在的勾畫難、標(biāo)注難、訓(xùn)練難等問題。
綜上，PANDA構(gòu)建了迄今最大的胰腺腫瘤CT訓(xùn)練集，并在20530名真實(shí)世界連續(xù)病例的多場景驗(yàn)證中，測出了92.9%的敏感性（正確判斷有腫瘤的幾率）和99.9%的特異性（正確判斷無病的幾率），發(fā)現(xiàn)了31例臨床漏診病變，其中2例早期胰腺癌病患已完成手術(shù)治愈。
研究團(tuán)隊(duì)在臨床上證實(shí)“平掃CT+AI”的癌癥篩查技術(shù)路徑的可靠性，各界對此給予了較高評價(jià)。
《自然·醫(yī)學(xué)》資深編輯認(rèn)為該工作是“非常引人注目的研究，為使用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行胰腺癌CT篩查提供了非常堅(jiān)實(shí)的論據(jù)”。斯坦福醫(yī)學(xué)院放射腫瘤學(xué)及影像組學(xué)的一位教授認(rèn)為，該工作是“在胰腺癌篩查的正確方向上邁出的重要一步”。
麗水的探索
癌癥是全球最重要的公共衛(wèi)生問題之一。世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，有1/3的癌癥可通過早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療實(shí)現(xiàn)治愈。然而，現(xiàn)有癌癥篩查手段的可靠性有待提高，且僅適用于特定類型的癌癥，尚缺乏一種可及性高、通用型的篩查技術(shù)來對大規(guī)模無癥狀人群進(jìn)行癌癥篩查。
現(xiàn)在，既然能“揪出”最難發(fā)現(xiàn)的胰腺癌，那么，在AI的降維打擊下，其他癌種也可以及早篩查出來了。此次在麗水市委市政府指導(dǎo)下，阿里巴巴助力共富工作小組與麗水市中心醫(yī)院和景寧縣人民醫(yī)院緊密協(xié)作，在這兩家醫(yī)院部署“醫(yī)療AI多癌早篩公益項(xiàng)目”，就是這種想法的落地。據(jù)悉，阿里公益以純公益的形式支持該項(xiàng)目展開，支持周期至少在3年以上。
麗水市衛(wèi)生健康委黨委書記、主任吳郁郁表示，麗水市與阿里巴巴達(dá)摩院的試點(diǎn)合作，探索將前沿科技的AI技術(shù)與群眾的醫(yī)療需求相結(jié)合，期待在不久的將來，借助AI技術(shù)的“洪荒之力”，更好地賦能醫(yī)療健康，讓更多患者受益。
項(xiàng)目依托阿里巴巴達(dá)摩院醫(yī)療AI實(shí)驗(yàn)室自研的智能讀片產(chǎn)品“達(dá)醫(yī)智影”，通過常規(guī)胸部、腹部CT平掃，以“平掃CT+AI”方式幫助診療，力求發(fā)現(xiàn)胰腺癌、肝癌、食管癌、胃癌、結(jié)腸癌等癌種的病灶，并輔助醫(yī)生對骨質(zhì)疏松、脂肪肝及肺結(jié)節(jié)等總計(jì)13個(gè)病種進(jìn)行疾病篩查、診斷、治療和隨訪全流程，提高臨床診斷準(zhǔn)確率和效率。
據(jù)阿里巴巴達(dá)摩院醫(yī)療AI實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品專家郭建飛介紹，影像學(xué)手段與AI人工智能相結(jié)合的癌癥篩查手段，相比傳統(tǒng)的人力診療實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)方面的提升：效率極大提升，從人工5-15分鐘判斷單病種，提升到2-3分鐘可判斷多個(gè)病種；準(zhǔn)確性極大提升，對各病種診斷的敏感性和特異性數(shù)據(jù)，均滿足相應(yīng)病種的準(zhǔn)確性要求；多癌綜合檢出，從單病種檢查到一次胸部CT檢查多個(gè)病種的提升……
“麗水項(xiàng)目”將先從胰腺癌和骨質(zhì)疏松兩個(gè)病種入手展開早篩，并逐步接入肝癌、食管癌、胃癌、結(jié)腸癌、脂肪肝等癌癥和慢性病的篩查能力，為當(dāng)?shù)乩习傩諑韺?shí)實(shí)在在健康福祉的同時(shí)，也有助于節(jié)約個(gè)人與家庭的醫(yī)療開支和國家醫(yī)保經(jīng)費(fèi)。據(jù)測算，篩查七大主流癌癥，胃腸鏡、CT、超聲等傳統(tǒng)檢查成本累計(jì)至少3000元；而平掃CT一掃多篩，成本僅約200元。
阿里巴巴公益部副總裁王威表示，AI在拓展技術(shù)邊界，也在拓寬公益可能性，“阿里巴巴將一如既往地助力鄉(xiāng)村振興和共同富裕，為醫(yī)療數(shù)字化、智能化升級提供堅(jiān)強(qiáng)后盾”。
吳郁郁提醒：“在試點(diǎn)過程中，數(shù)據(jù)安全問題需要引起高度注意。因?yàn)獒t(yī)療是個(gè)特殊行業(yè)，只有確保數(shù)據(jù)安全，才能夠體現(xiàn)學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)性，保護(hù)好患者隱私。”
