AI助力術中診斷腦部腫瘤
參考消息網10月14日報道據美國《紐約時報》網站10月11日報道,一旦手術刀觸及腦腫瘤邊緣,外科醫生們就面臨痛苦的抉擇:是切除一些健康的腦組織以確保整個腫瘤被清除,還是與健康的腦組織保持一定距離但可能留下一些具有威脅性的細胞。
現在,荷蘭科學家稱,利用人工智慧(AI)技術讓外科醫生了解腫瘤,可能有助於他們作出決斷。
據報道,11日發表在英國《自然》週刊上的一份研究報告描述了這種方法。該方法涉及用電腦掃描腫瘤脫氧核糖核酸(DNA)片段,並對某些化學變化進行分析定位。這樣一來,就可以對腦腫瘤的類型甚至亞型進行詳細診斷。
研究人員表示,在長達數小時手術的早期階段得出診斷結果,可以幫助外科醫生決定如何積極地進行手術。未來,這種方法可能還有助於引導醫生對特定亞型的腫瘤進行“量身定制”的治療。
這項研究的帶頭人之一、荷蘭烏得勒支大學醫學中心分子醫學中心副教授傑倫·德里德博士説:“進行手術時必須知道腫瘤的亞型。我們現在的獨到之處在於,能在手術過程中進行這種精細、可靠、詳細的診斷。”
報道稱,他們採用的深度學習系統被稱為“斯特金系統”。研究人員最初用在之前腦癌手術中採集的冷凍腫瘤樣本測試了該系統。在開始基因測序後的40分鐘內,該系統對50個樣本中的45個作出了準確的診斷。至於其餘5個樣本,由於資訊不明確,該系統未作出診斷。
後來,該系統在25台活體腦部手術(手術對象大部分是兒童)中接受了測試。這些手術同時也採用了顯微鏡下研究腫瘤樣本的標準方法。在新方法作出的診斷中,有18例是正確的。而在另外7例中,新方法給出的診斷結果未能達到所需的置信度閾值。
研究報告稱,該系統在不到90分鐘的時間內就作出了診斷,這足以為醫生在手術過程中提供決策資訊。
據報道,目前,醫生除了在顯微鏡下研究腦瘤樣本外,還可以將樣本送去接受更徹底的基因測序。
但並非所有醫院都能用上這種基因測序技術。美國約翰斯·霍普金斯醫療中心小兒神經外科主任、癌症專家艾倫·科恩博士説,即使對那些能用上這種技術的醫院來説,也需要等上數周才能收到測序結果。科恩説:“我們不得不在不知道病症為何的情況下開始治療。”
新診斷方法採用了更快的基因測序技術,且只對一小部分細胞基因組進行測序,這樣就能在外科醫生開始在腫瘤邊緣進行手術前得到診斷結果。
德里德説,這個模型足夠強大,能利用零星的基因數據進行診斷,就像一個人只靠圖像中的一個未知部分來識別整個圖像一樣。
德里德説:“它(這套深度學習系統)自己就能弄清它在研究什麼,並進行可靠的分類。”
但有一些腫瘤仍難以診斷。手術期間採集的樣本只有一粒玉米那麼大,如果樣本還包含一些健康的腦組織,這套深度學習系統可能很難找出足夠多的腫瘤特異性標誌物。
據報道,研究報告的合著者、烏得勒支大學醫學中心生物資訊學專家馬克·帕格斯-加萊戈説,為了解決這個問題,在這項研究中,醫生們請求病理學家在顯微鏡下研究樣本,標記出腫瘤最多的樣本以供測序。
來自同一患者的腫瘤細胞的內部情況也可能存在差異。這意味著,正在接受測序的那一小部分樣本或許並不能代表整個腫瘤。一些不那麼常見的腫瘤可能與以前被歸類過的腫瘤並沒有對應關係。有些腫瘤類型則比其他類型更容易歸類。
研究報告的作者們表示,其他醫療中心已開始用這種新方法來分析手術樣本。這説明,該方法在其他人手中也能發揮作用。
但英國倫敦大學學院神經病理學教授塞巴斯蒂安·布蘭德納説,對腫瘤細胞進行測序和歸類通常還需要生物資訊學方面的大量知識,以及能夠勝任該系統的運作、故障排除和修復工作的員工。