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“基于醫(yī)療影像AI的癌癥篩查，將進(jìn)入黃金時代”

觀察者網(wǎng)：近期，浙江省腫瘤醫(yī)院聯(lián)合阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布了全球首個胃癌影像篩查AI模型DAMO GRAPE，首次利用平掃CT影像識別早期胃癌病灶，再對AI識別出的胃癌高風(fēng)險人群通過胃鏡確診。讓我們想到之前達(dá)摩院胰腺癌篩查AI模型DAMO PANDA率先登上《自然·醫(yī)學(xué)》，該刊評價說，“基于醫(yī)療影像AI的癌癥篩查將進(jìn)入黃金時代”。

我們看到新的AI篩查方案正在嶄露頭角。一份數(shù)據(jù)顯示，在兩家地區(qū)醫(yī)院的模擬機(jī)會性篩查試驗(yàn)中，DAMO GRAPE模型精準(zhǔn)、高效識別胃癌高危人群，胃癌檢出率分別達(dá)到24.5%與17.7%，其中約4成都是傳統(tǒng)方法很難查出來的無癥狀患者。我們很好奇，達(dá)摩院的團(tuán)隊(duì)是怎么想到用AI篩查胃癌的。

鄭智琳：達(dá)摩院之前用AI做過胰腺癌的篩查工作，即用平掃CT進(jìn)行篩查。我們就想，能不能將這種方法也拓展到空腔臟器篩查領(lǐng)域，浙江省腫瘤醫(yī)院也有相同的想法，我們就展開了合作。醫(yī)院有大量精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和標(biāo)注，對這項(xiàng)技術(shù)的探索非常重要。

觀察者網(wǎng)：這是國際上首次利用平掃CT實(shí)現(xiàn)胃癌篩查。

鄭智琳：是。其實(shí)胃癌采取平掃CT篩查的方法，本身具有很大挑戰(zhàn)性。平掃CT確實(shí)成本低、效率高、基本無不適感，之前被大量用于各類的門診和體檢場景。但是，平掃CT圖像的對比度極低，胃腸道等空腔臟器的氣體和蠕動又會造成嚴(yán)重干擾，進(jìn)一步降低圖像清晰度。

比如說，胃癌的形變較大，內(nèi)容物的干擾較多，早期胃癌很多僅是黏膜層上的病變。為了應(yīng)對這些問題給，我們收集了大量數(shù)據(jù)，獲取了更精確的胃癌信息，在平掃CT影像上的數(shù)據(jù)標(biāo)注和AI模型框架上都做了很多創(chuàng)新，不斷來攻克這個難題。

觀察者網(wǎng)：聽說達(dá)摩院的團(tuán)隊(duì)和浙江省腫瘤醫(yī)院，聯(lián)合構(gòu)建了國際上最大規(guī)模的胃癌平掃CT影像數(shù)據(jù)集。從之前的胰腺癌AI篩查模型DAMO PANDA，到現(xiàn)在胃癌篩查模型DAMO GRAPE，有哪些能力創(chuàng)新？

鄭智琳：我們利用了達(dá)摩院此前在“平掃CT+AI”上長期的技術(shù)積累。從技術(shù)的角度來說，為了攻克胃癌難題，研究團(tuán)隊(duì)收集了6千多起胃癌病例的平掃CT影像，這種數(shù)據(jù)量在整個胃癌篩查領(lǐng)域都是前所未有的。我們更希望在胃部平掃CT上有更精確的標(biāo)注——對胰腺癌來說，這實(shí)際上并不難實(shí)現(xiàn)。胰腺癌AI篩查的解決方案是在增強(qiáng)CT上標(biāo)注胰腺癌的病灶，然后再用配準(zhǔn)方式配準(zhǔn)到平掃CT上。

但是，胃癌篩查的問題是，胃癌的形變較大，這種配準(zhǔn)方式會導(dǎo)致遷移過程中出現(xiàn)標(biāo)注偏移，影響準(zhǔn)確性。我們針對這樣的現(xiàn)象，專門開發(fā)了針對胃癌的配準(zhǔn)模型，來獲得平掃CT上更精確的胃癌標(biāo)注。此外，我們還從模型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和學(xué)習(xí)方法上進(jìn)行了對胃癌的精準(zhǔn)適配。

觀察者網(wǎng)：那么請問程書記，從醫(yī)生的角度來看，AI帶來了什么樣的驚喜？

程向東：我們是臨床一線醫(yī)生，以前我們曾經(jīng)嘗試過在肺癌篩查中使用胸片，但僅憑X光片辨識度較差，篩查時很難發(fā)現(xiàn)早期肺癌結(jié)節(jié)，自從CT用于肺癌篩查后，發(fā)現(xiàn)早期肺癌變得越來越方便。我們很多醫(yī)生就在想，能否像篩查肺癌一樣用平掃CT來篩查胃癌？

但這個方法很快就被放棄了。因?yàn)榭涨慌K器內(nèi)有各種內(nèi)容物、空氣，還有相互的蠕動，干擾因素非常多。我們一度覺得，這是一個無法實(shí)現(xiàn)的課題。但后來，AI的出現(xiàn)讓這種不可能的事情實(shí)現(xiàn)了。在臨床應(yīng)用過程中，AI確實(shí)給我們帶來了許多驚喜。

在前期的模型外部驗(yàn)證時，我們就遇到了幾個病例。例如，當(dāng)我們診斷他是胃癌病患后，回顧他半年前、一年前的CT片，并使用模型學(xué)習(xí)和分析，就能發(fā)現(xiàn)他在半年前到一年前已經(jīng)有問題了。因此，我們完全可以通過模型提前一年進(jìn)行診斷。我以前常說，再高精尖的根治手術(shù)，效果都比不上篩查與早診早治。

在一年后就診，患者可能已經(jīng)是中晚期了；但一年前或者半年前，他可能還是中期、中早期或者早期的階段。

觀察者網(wǎng)：早篩查、早發(fā)現(xiàn)，可以說給了一個患者、一個家庭被挽救的可能性。

程向東：早發(fā)現(xiàn)和晚發(fā)現(xiàn)，結(jié)果完全不同。我們現(xiàn)在的研究，引發(fā)了業(yè)界的廣泛關(guān)注?？梢哉f是轟動性的。這項(xiàng)研究結(jié)果被發(fā)表在Nature Medicine（《自然·醫(yī)學(xué)》，代表國際醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的前沿突破），很多同行，包括國外的同道都在關(guān)注這件事。 

觀察者網(wǎng)：這項(xiàng)技術(shù)甚至平移到國外，也是顛覆性的。早期胃癌治療費(fèi)用可能只需幾千元，晚期則需幾十萬甚至上百萬，這可能導(dǎo)致患者因病返貧。目前平掃CT加AI篩查不僅可以篩查胃癌，還可以在多癌篩查上更進(jìn)一步。其實(shí)就是說，它有機(jī)會給社會和患者減輕負(fù)擔(dān)，甚至顯著提升早篩、早防治的比例。

程向東：現(xiàn)在來回答這個問題為時尚早。我們現(xiàn)在只是完成了第一步，即建立模型并進(jìn)行臨床驗(yàn)證。如果它要真正成為行業(yè)技術(shù)規(guī)范，那么還需要更多工作，特別是進(jìn)行前瞻性大隊(duì)列研究。我們已經(jīng)和達(dá)摩院一起布局，計(jì)劃在全國布設(shè)10個中心，收集近百萬病例，進(jìn)行實(shí)時且前瞻性的研究，發(fā)現(xiàn)高危人群并進(jìn)行驗(yàn)證，即機(jī)會性篩查。

我們已經(jīng)有一些“機(jī)會性篩查”的典型案例。比如，有一些患者來醫(yī)院看病時，可能由于感冒而無意中做了胸腹部CT檢查。雖然胸腹部CT檢查的目的不是檢查胃部，但是一旦有腹部CT檢查，我們的AI模型和軟件就能夠?qū)崟r分析，主動提示早期胃癌的可能性風(fēng)險，提示醫(yī)生和患者進(jìn)行精確檢查。

此外，另一個工作是社區(qū)篩查。我們計(jì)劃在普通社區(qū)進(jìn)行篩查工作，也得到了地方政府的支持，我們可能開展10萬例左右的社區(qū)篩查。在這些探索的基礎(chǔ)上，或許我們可以制定一個非常標(biāo)準(zhǔn)的方案，并且讓政府或者相關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)可這項(xiàng)技術(shù)，并且獲得相應(yīng)的審批、認(rèn)定和資質(zhì)。所以說現(xiàn)在討論這件事還早了一點(diǎn)。

不過現(xiàn)實(shí)中，確實(shí)有很多醫(yī)院和醫(yī)生同行想要用這個模型去幫助完成篩查任務(wù)。

觀察者網(wǎng)：將胃癌扼殺在搖籃中。

程向東：我們經(jīng)常說，早發(fā)現(xiàn)、早治療可以挽救生命、拯救家庭。如果早期腫瘤可以通過內(nèi)鏡下切除，那么費(fèi)用非常低。幾千元就可以解決，醫(yī)?？梢愿采w，患者自付非常少，效果特別好，甚至說可以根治。如果通過AI的助力，我們可以走到這一步，中國可能會實(shí)現(xiàn)類似日本、韓國的效果。

如果早期腫瘤和早期胃癌的比例會越來越高，從現(xiàn)在的15%升到20%，可能增長到30%、40%、50%。那時整個社會的發(fā)病率會下降，患者預(yù)后效果很好，治療效果和治療費(fèi)用也會明顯下降。讓患者、患者家庭變得更好，是我們一直想要去實(shí)現(xiàn)的。

觀察者網(wǎng)：從實(shí)驗(yàn)室到醫(yī)院臨床的遷移，這個過程中達(dá)摩院有沒有發(fā)現(xiàn)什么新難題？

鄭智琳：實(shí)驗(yàn)室在模型技術(shù)開發(fā)時，通常經(jīng)過數(shù)據(jù)整理和清洗，因此數(shù)據(jù)整體相對非常干凈。但是在醫(yī)院部署時，我們可能遇到其他病例，模型未曾見過，因此模型無法對這部分?jǐn)?shù)據(jù)的表現(xiàn)進(jìn)行預(yù)知。因此在醫(yī)院部署一段時間之后，我們?nèi)匀恍枰鶕?jù)真實(shí)情況進(jìn)行模型迭代，這樣模型才能夠在真實(shí)場景中得到應(yīng)用。

部署環(huán)節(jié)，我們的工程團(tuán)隊(duì)，也需要與醫(yī)院信息科進(jìn)行深度交流和合作，并且提供一套標(biāo)準(zhǔn)化流程，將整個模型布置到醫(yī)院系統(tǒng)中，接入醫(yī)院的系統(tǒng)。從醫(yī)生的工作流程角度出發(fā)，如果我們的AI模型篩查結(jié)果是陽性，就需要給醫(yī)生復(fù)核，比如提供可視化的參考依據(jù)等等，這也需要相應(yīng)的工作。