谷歌醫(yī)療AI新進展 轉移性乳腺癌準確率達到99%
2018-10-16 14:59:54 來源:雷鋒網(wǎng)
據(jù)外媒VentureBeat報道,谷歌的AI研究人員和圣地亞哥海軍醫(yī)學中心已經(jīng)合作開發(fā)出了一種能使用癌癥檢測算法自動評估淋巴結活檢的解決方案,并在轉移性乳腺癌的檢出上實現(xiàn)了99%的識別精度。
1974年,福特接任尼克松成為美國總統(tǒng)。而就在6周后,第一夫人貝蒂•福特向全世界宣布她被確診患有乳腺癌,將接受根治性乳房切除術以消除腫瘤。福特公開宣布其診斷情況的勇敢決定打破女性了對乳腺癌的沉默,促使數(shù)百萬婦女坦然面對接受篩查,這也使得全球女性乳腺癌檢出率大幅度上升。
40多年后的今天,乳腺癌已經(jīng)成了全球女性中發(fā)病和死亡均居首位的惡性腫瘤,在全球已確診的女性癌癥病例中,大約1/4是乳腺癌。
WHO的最新報告稱,全世界每年約有50萬女性死于乳腺癌,其中大約有90%都是轉移性腫瘤。轉移性腫瘤常常難以檢測,這種疾病的癌細胞會從其起源組織中分離出來,通過循環(huán)系統(tǒng)或淋巴系統(tǒng)在體內(nèi)傳播,并在身體其他部位形成新的腫瘤,而且一旦發(fā)生腫瘤轉移,根治難度就會加大,死亡率也會大幅提高。
所以,如何提早檢測出轉移性腫瘤就成了幫助女性擺脫癌癥夢魘的關鍵。
據(jù)了解,谷歌和圣地亞哥海軍合作開發(fā)的這個AI系統(tǒng)被稱為“淋巴結助手”(簡稱LYNA)。
在《美國外科病理學雜志》中,研究人員針對這個系統(tǒng)發(fā)表了“基于人工智能的乳腺癌淋巴結轉移檢測”的論文。論文寫到,在轉移性乳腺癌的檢測精度測試中,LYNA的準確率達到99%,超過人類的檢測準確率。
LYNA是基于開源圖像識別深度學習模型Inception-v3開發(fā)出來的。
該模型在斯坦福大學ImageNet數(shù)據(jù)集中的準確率能超過78.1%,相關研究人員解釋到,在訓練過程中,它以299像素的圖像(Inception-v3默認的輸入規(guī)格)作為輸入,在像素水平描述出組織貼片中的腫瘤,提取標簽,并調(diào)整模型的算法權重以減少誤差。
后來,該團隊改進了之前發(fā)布的算法,將LYNA暴露于正常組織與腫瘤斑塊之比為4:1的環(huán)境中,并提高了訓練過程的“計算效率”,這反過來會促使算法“看到”更多的組織多樣性。此外,研究人員還對活檢切片掃描的變化進行了規(guī)范化,他們說這在更大程度上提高了模型的性能。
研究人員訓練模型時將LYNA模型置于到了2016年癌癥細胞檢測競賽(Camelyon16)的癌癥轉移數(shù)據(jù)環(huán)境里,該數(shù)據(jù)集來自于Radboud大學和Utrecht大學醫(yī)學中心,里面包含了399個淋巴結切片的玻片圖像,以及來自20名患者的108張圖像。它對270個載玻片(160個正常,110個腫瘤)進行了訓練,并使用了兩個評估集——一個由129個載玻片組成,另一個由108個載玻片組成,來進行性能評估。
在測試中,LYNA實現(xiàn)了99.3%的幻燈片級精度。當調(diào)整模型的靈敏度閾值以檢測每張載玻片上的所有腫瘤時,其靈敏度為69%,準確識別評估數(shù)據(jù)集中的所有40個轉移灶,沒有任何誤報。
此外,它不受測試樣品中的其他因素影響,例如氣泡,加工不良,出血和過度涂抹。
當然,LYNA并不完美。它偶爾會錯認巨細胞、生發(fā)癌和骨髓來源的白細胞,也就是所謂的組織細胞,但它的表現(xiàn)已經(jīng)比比負責評估同樣幻燈片的專業(yè)病理學家好太多了。
在Google AI和谷歌母公司Alphabet旗下生命科學子公司Verily發(fā)表的第二篇論文中,該模型就將6名病理學家組成的小組檢測淋巴結轉移所需要的時間減少了一半。
“在幻燈片診斷中,LYNA獲得了比病理學家更高的敏感性。這些技術可以提高病理學家的工作效率,減少與腫瘤細胞形態(tài)學檢測相關的假陰性數(shù)量。”研究人員寫道。
未來,研究人員將繼續(xù)研究該算法是否提高了效率或診斷準確性。
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