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又一突破!AI已能自动勾画鼻咽癌放射治疗靶区

2019-04-02 20:20:0539健康网
核心提示:39健康网了解到,中山大学肿瘤防治中心孙颖教授团队在鼻咽癌放射治疗靶区自动勾画方面取得新进展,与香港中文大学计算机科学与工程学系合作首次利用人工智能(AI)技术在核磁共振(MRI)影像上实现了鼻咽肿瘤自动勾画,相关研究成果于2019年3月26日发表于国际影像学顶级期刊《Radiology》

  有些鼻咽癌患者在接受放射治疗后出现口干舌燥、吞咽困难、听力下降等副作用,往往是因为照射过度引起,但若一味减小照射范围,却有面临着鼻咽癌复发的风险。

  “因此,放射治疗前,准确界定照射范围(勾画靶区)是精准治疗的关键步骤。”中山大学肿瘤防治中心孙颖教授表示,过去勾画靶区依靠的是专家个人的经验,精准与否有赖于专家水平的高低,而现在则可依靠人工智能的帮助。

  39健康网了解到,中山大学肿瘤防治中心孙颖教授团队在鼻咽癌放射治疗靶区自动勾画方面取得新进展,与香港中文大学计算机科学与工程学系合作首次利用人工智能(AI)技术在核磁共振(MRI)影像上实现了鼻咽肿瘤自动勾画,相关研究成果于2019年3月26日发表于国际影像学顶级期刊《Radiology》(2018年IF 7.469)。

  

  鼻咽癌不适合手术,首选放射治疗

  鼻咽癌是我国最常见的头颈部肿瘤,中国发病率全球第一,其中广东省高发区的发病率为世界平均水平的40倍,因此也被称为“广东瘤”。

  由于鼻咽解剖位置特殊、手术治疗困难,且鼻咽癌对射线敏感,因此放射治疗是根治手段;中山大学肿瘤防治中心拥有全国最大的放射治疗中心,每年收治鼻咽癌患者5000余例。通过精准放射治疗联合适当强度的化疗,80%以上的无远处转移鼻咽癌可彻底治愈。

  但放射治疗也有自身的局限性,加速器治疗机发出的射线要从不同角度穿过周围的脑干、颞叶、眼球、视神经等40多个重要器官到达鼻咽肿瘤,精度要求在毫米级别;照射不足将导致肿瘤复发,照射过度会增加放射性脑损伤、听力下降等后遗症。因此,准确界定照射范围(勾画靶区)是精准放射治疗的关键步骤,即在CT或MRI影像上描绘出肿瘤范围。目前,鼻咽肿瘤靶区的勾画主要为人工勾画,准确性高度依赖医生的经验,存在不快(3-10小时)、不准(准确率<70%)、不狠(变异超过)的问题。

  人工智能帮助勾画鼻咽癌放射治疗靶区,准确度堪比专家

  那有什么办法能够又快,又精准的勾画好肿瘤的照射范围呢?

  孙颖教授带领团队与在人工智能领域处于国际先进水平的香港中文大学计算机科学与工程学系/深圳视见医疗科技公司开合作,利用三维卷积神经网络现了AI自动勾画。

  “以专家勾画作为金标准,AI自动勾画的准确性为79%,且无论患者是早期(T1-T2)还是晚期(T3-T4),无论是否接受过化疗,AI均可达到相似的勾画准确性。”孙颖教授介绍,经专家评估,32.5%(66例)的病例无需修改可直接用于放射治疗计划设计,56.2%(114)的病例经少量修改即可用于放射治疗计划设计。

  

  AI自动勾画结果与专家勾画一致性高,专家勾画(蓝色),AI自动勾画(红色)

  那么,得到了中肿专家高度认可的AI自动勾画与不同医院不同经验水平的专科医生相比准确性如何呢?为此,孙颖教授介绍;“我们又开展了多中心测试,共纳入不同分期的20例患者和8位来自7个高水平医院的放疗专科医生,由8位医生在20例患者的MRI影像上人工完成鼻咽癌原发肿瘤勾画(即人工勾画)。以专家勾画作为金标准,AI自动勾画的准确性超过了8位医生中的4位,与其余4位相当。”

  这样的水平,相当于一个3年临床经验医生的水平。

  “更重要的是,AI勾画不但能够让经验较少的医生达到近似专家水平,还能够提高医生勾画的效率,相比于医生花费3-10个小时的勾画时间,AI仅需要20-50分钟,让医生有更多的时间能够服务于患者。”孙颖表示。

  进一步研究的成果与展望

  为扩大AI放射治疗靶区勾画的影响力,据了解,这套系统还进一步实现了鼻咽癌颈部淋巴结、预防性放疗区域和需保护的正常组织的自动勾画,并集成了人工智能自动勾画云平台。

  通过这些,使勾画时间节约了90%左右,受保护的器官由15个增加到43个。孙颖教授介绍,下一步将通过云平台在广州、新加坡、广西等地开展临床验证,以期取得全球鼻咽癌放射治疗水平的同质化,为世界鼻咽癌治疗提供中国经验和中国智慧。(通讯员:黄金娟、余广彪)

  专家简介

  

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  孙颖,中山大学肿瘤防治中心教授、博士生导师、副院长,广东省2018年度珠江学者特聘教授,从事鼻咽癌研究近20年,致力于鼻咽癌精准放射治疗及综合治疗策略优化等方面的研究。近5年以第一/通讯作者发表SCI论著50余篇,包括Lancet Oncolgoy, J Pineal Res, Radiology, Int J Cancer,Oncoimmunology, Cancer, Int J Radiat Oncol Biol Phys, Radiotherapy Oncology等,2项研究成果被NCCN、NRG等国际指南采纳。以第3和第10完成人获国家科技进步二等奖2项。现任中国抗癌协会青年委员会副理事长、中国抗癌协会鼻咽癌专业委员会青年委员会副主任委员、中华医学会放射肿瘤学学分会青年委员会秘书长等。

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