美国等机构的学者研发的系统早期诊权衡

美国NU等机构的学者研发的AI系统早期诊断肺癌准确性超专家

5月20日，在《自然·医学》（Nature Medicine）最新上线发表的一篇论文中，谷歌健康研究部门和美国西北大学（Northwestern University，简称NU）医学院等机构的科学家们合作带来一款人工智能（AI）系统——它能够根据胸部CT扫描，对恶性肺结节进行检测分析，从而对肺癌进行早期诊断。与放射医学专家相比，它的准确性甚至要更为优越，能够以94%的准确率发现极小的恶性肺结节。

肺癌目前是全世界发病率和死亡率最高的癌症，也是中国癌症患者的头号杀手。大规模临床试验表明，胸部低剂量CT扫描可以发现肺癌的重要特征，将死亡率降低20%——43%，这是肺癌筛查的首选方式。

然而精准地检出结节是一个挑战——筛查方法错误率很高，因此实用性有限。考虑到还有其他临床因素的影响，许多肺癌在发现时已是晚期，难以有效治疗。如何提高肺癌早期诊断的准确性，是科学家们想要让AI充分发挥优势来解决的问题。

（图片来源：pixabay）

为此，谷歌的AI科学家们开发了一种深度学习模型。这是一种通过实例来教会计算机学习的AI技术。

周洋仍是国家队的参赛人选 研究人员使用了来自近1.5万名患者的4万多张CT扫描图像训练AI，其中有近600名患者在一年内经活检证实患有癌症。

“放射科医生一般会在单次CT扫描中检查数百张二维横截面，但我们让新的机器学习系统在一个巨大的三维图像中观察肺部。”这项研究的共同作者，西北大学的Mozziyar Etemadi教授介绍。

可疑肺结节的生长速度是恶性肿瘤的重要指示，为了让AI在无人类参与的情况下学会预测肺结节的恶性程度，研究者在训练AI时不仅准备了患者初次确诊时的CT扫描作为输入，还使用了更早之前的CT扫描进行比对。“AI不仅要看当前的CT扫描，还要比对先前的扫描结果，因此理论上讲，这是一种‘4D’扫描。” Etemadi教授补充。

▲本研究中训练AI的示意图

在6716个测试病例中，这套深度学习模型的准确性接受了检验。结果显示，它能够以94%的准确率发现极小的恶性肺结节。

同时，AI与六名平均有8年临床经验的放射科医师进行了“较量”，表现亮眼。在有先前CT扫描图像的情况下，AI系统与放射科医生的成绩不相上下。而在无先前CT扫描图像的情况下，AI的表现甚至超越所有6位放射医学专家，假阳性减少11%，假阴性减少5%。高灵敏度和低漏检率意味着，如果在临床环境使用，可以减少不必要的随访带来的额外负担，同时更少错过肿瘤。

尽管作者提醒说，这一模型还需要经过大规模的临床验证，但这一发现仍展现了改善肺癌患者管理和预后的希望。以AI强大的学习能力，我们期待经过临床验证，这样的系统可以早日辅助医生评估肺癌筛查，为患者尽早擒拿肺癌这一杀手。

关于美国西北大学

西北大学（Northwestern University），简称NU，坐落于伊利诺伊州东北部城市埃文斯顿，是一所世界顶尖的私立研究型大学，是十大联盟（Big Ten Conference）创始成员和北美顶尖大学学术联盟美国大学协会（AAU）的成员之一  。西北大学在权威的2019年《美国与世界报道》（US News）美国大学排名上位列第10位 ，2018年《泰晤士高等教育》（Times）世界大学排名上位列第20位 ，2017年ARWU世界大学排名上位列第22位 ，2018年QS世界大学排名上位列第28位  。

西北大学由John Evans先生创办于1851年 ，其主校区位于伊利诺伊州埃文斯顿市郊的密歇根湖湖畔，临近著名的国际大都市芝加哥，其商学院、法学院和医学院位于繁华的芝加哥市区。西北大学Medill学院全美第一，Kellogg商学院全美第四 ，Pritzker法学院全美第十，材料科学系全美第二 ，化学学院全球第五 。此外，西北大学医学院、工程学院、教育学院、音乐学院等，均常年位居全美前二十  。有19位诺贝尔奖获得者 、38位普利策奖获得者在此工作或学习过 。截至2015年，西北大学获得捐赠约为101.9亿美元，是美国最富有的10所大学之一 。