腦瘤是在大腦中生長的大量異常細(xì)胞。僅2016年，全球就有33萬腦癌病例和22.7萬相關(guān)死亡。早期發(fā)現(xiàn)對改善患者預(yù)后至關(guān)重要，多虧了一組研究人員，他們開發(fā)了一種新的成像技術(shù)和人工智能算法，可以幫助醫(yī)生準(zhǔn)確地識別腦瘤。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然醫(yī)學(xué)》雜志上，揭示了一種結(jié)合現(xiàn)代光學(xué)成像和人工智能算法的新方法。紐約大學(xué)(New York University)的研究人員研究了機(jī)器學(xué)習(xí)在腦瘤術(shù)中進(jìn)行精確實(shí)時診斷的準(zhǔn)確性。
在過去，診斷腦瘤的唯一方法是及時對加工過的組織進(jìn)行蘇木精和伊紅染色。此外，對這些發(fā)現(xiàn)的解釋依賴于對標(biāo)本進(jìn)行檢查的病理學(xué)家。研究人員希望新方法能提供更好、更準(zhǔn)確的診斷，有助于立即開始有效的治療。
在癌癥治療中，越早診斷出癌癥，腫瘤醫(yī)生就越早開始治療。在大多數(shù)情況下，早期發(fā)現(xiàn)可改善健康結(jié)果。研究人員發(fā)現(xiàn)他們的新檢測方法產(chǎn)生了94.6%的準(zhǔn)確率，相比之下，基于病理學(xué)的解釋有93.9%的準(zhǔn)確率。
成像技術(shù)
研究人員使用了一種新的成像技術(shù)，稱為“拉曼光譜”(SRH)，它可以揭示腫瘤在人體組織中的浸潤。該技術(shù)收集分散的激光并強(qiáng)調(diào)在許多人體組織圖像中不常見的特征。
對于這些新圖像，科學(xué)家們使用人工智能算法進(jìn)行處理和研究。在僅僅2分30秒內(nèi)，研究人員就做出了腦瘤的診斷。腦癌的快速檢測不僅有助于早期診斷，而且有助于實(shí)施快速有效的治療計劃。早期發(fā)現(xiàn)癌癥，治療可能對殺死癌細(xì)胞更有效。
該團(tuán)隊(duì)還利用同樣的技術(shù)，準(zhǔn)確地識別和移除無法用傳統(tǒng)方法檢測到的無法檢測到的腫瘤。
“作為外科醫(yī)生，我們只能根據(jù)所見采取行動;這項(xiàng)技術(shù)使我們能夠看到原本看不見的東西，從而提高OR的速度和準(zhǔn)確性，并降低誤診的風(fēng)險。有了這種成像技術(shù)，癌癥手術(shù)比以往任何時候都更安全、更有效，”研究人員表示。
研究結(jié)果
這項(xiàng)研究是研究小組的各種想法和努力的總結(jié)。首先，他們通過訓(xùn)練一個深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)建立了人工智能算法，該網(wǎng)絡(luò)包含了來自415名患者的250多萬樣本。該方法幫助他們將組織樣本分成13類，代表最常見的腦瘤類型，如腦膜瘤、轉(zhuǎn)移性腫瘤、惡性膠質(zhì)瘤和淋巴瘤。
為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，研究人員招募了278名正在三所大學(xué)醫(yī)學(xué)中心接受腦瘤切除或癲癇手術(shù)的患者。對來自大腦的腫瘤樣本進(jìn)行了檢查和活檢。研究人員將這些樣本分成兩組——對照組和實(shí)驗(yàn)組。
研究小組將對照組安排在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行傳統(tǒng)的處理。整個過程需要20到30分鐘。另一方面，對實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了術(shù)中檢測和研究，通過CNN獲取圖像并進(jìn)行檢查處理。
實(shí)驗(yàn)組和對照組都有明顯的錯誤，但都是相互獨(dú)立的。這個新工具可以幫助中心檢測和診斷腦瘤，特別是那些沒有神經(jīng)病理學(xué)專家的腦瘤。
研究人員解釋說:“SRH將革新神經(jīng)病理學(xué)領(lǐng)域，它將改善手術(shù)過程中的決策，并在缺乏訓(xùn)練有素的神經(jīng)病理學(xué)家的醫(yī)院提供專家級評估。”
