人工智能實(shí)現(xiàn)鼻咽癌“自動勾畫”

)中山大學(xué)腫瘤防治中心孫穎團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)系合作，首次利用人工智能(AI)技術(shù)，在核磁共振(MRI)影像上自動勾畫鼻咽腫瘤，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)而又高效的鼻咽癌放射治療靶區(qū)勾畫提供了解決方案。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際影像學(xué)頂級期刊《Radiology》上。

在CT或MRI影像上精準(zhǔn)勾畫腫瘤靶區(qū)范圍，是放射根治鼻咽癌的關(guān)鍵步驟。目前，這一勾畫工作主要由人工完成，準(zhǔn)確性高度依賴醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，一般需要3-10小時才能完成，準(zhǔn)確率僅為70%。為此，中山大學(xué)腫瘤防治中心副院長孫穎教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，針對如何利用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)鼻咽腫瘤的自動勾畫開展了系統(tǒng)性攻關(guān)。

本研究共納入來自1021例鼻咽癌患者(全部期別)的MRI影像資料，并由兩名鼻咽癌放療專家共同完成靶區(qū)勾畫，提供三維、大尺度和高質(zhì)量的影像和靶區(qū)數(shù)據(jù)，將專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)后，用于計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)，從這些數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律從而實(shí)現(xiàn)自動勾畫。

經(jīng)測算，通過人工智能自動勾畫，將鼻咽癌腫瘤靶向勾畫的用時從平均3-10個小時大幅縮短到20-50分鐘。效率提升的同時，準(zhǔn)確性有得到更大的保證。以專家勾畫作為參照標(biāo)準(zhǔn)， AI自動勾畫的準(zhǔn)確性達(dá)到79%，相當(dāng)于從業(yè)3年左右的年輕醫(yī)生的水平;且無論患者是早期(T1-T2)還是晚期(T3-T4)，無論是否接受過化療，勾畫準(zhǔn)確性均保持了相對穩(wěn)定。其中，32.5%(66例)的病例無需修改可直接用于放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)，56.2%(114)的病例經(jīng)少量修改即可用于放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)。

除了勾畫鼻咽癌腫瘤放射治療的靶區(qū)外，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了鼻咽癌頸部淋巴結(jié)、預(yù)防性放療區(qū)域和需保護(hù)的正常組織的AI自動勾畫，并集成了人工智能自動勾畫云平臺，不僅大大節(jié)約了勾畫時間，還使受保護(hù)的器官由15個增加到43個。“下一步我們將通過云平臺在廣州、新加坡、廣西等地開展臨床驗(yàn)證，以期取得全球鼻咽癌放射治療水平的同質(zhì)化，為世界鼻咽癌治療提供中國經(jīng)驗(yàn)和中國智慧。”孫穎表示。

據(jù)悉，鼻咽癌是我國常見頭頸部腫瘤，中國發(fā)病率全球第一，其中廣東省高發(fā)區(qū)的發(fā)病率為世界平均水平的40倍。由于鼻咽解剖位置特殊、手術(shù)治療困難，且鼻咽癌對射線敏感，因此放射治療是根治手段，通過精準(zhǔn)放射治療聯(lián)合適當(dāng)強(qiáng)度的化療，80%以上的無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移鼻咽癌可徹底治愈。由于在放射治療過程中，射線要從不同角度穿過腦干、顳葉、眼球、視神經(jīng)等40多個重要器官到達(dá)鼻咽腫瘤，精度要求在毫米級別，照射不足將導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)，照射過度會增加放射性腦損傷、聽力下降等后遺癥。這首先有賴于對照射范圍(勾畫靶區(qū))的準(zhǔn)確界定。