劍橋大學(xué)的研究人員表示，人工智能“深度學(xué)習(xí)”技術(shù)可用于對(duì) Barrett 食管疑似病例進(jìn)行分類，這是食管癌的前兆，可能會(huì)導(dǎo)致更快和更早的診斷。當(dāng)研究人員將該技術(shù)應(yīng)用于分析使用“繩上藥丸”診斷工具 Cytosponge 獲得的樣本時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)它能夠?qū)⒉±韺W(xué)家的工作量減少一半，同時(shí)與經(jīng)驗(yàn)豐富的病理學(xué)家的準(zhǔn)確性相匹配。

癌癥的早期檢測(cè)通常會(huì)帶來更好的生存率，因?yàn)榭梢愿行У刂委煱┣安∽兒驮缙谀[瘤。這對(duì)于食道癌尤其重要，食道癌是癌癥相關(guān)死亡的第六大常見原因?；颊咄ǔ３霈F(xiàn)吞咽困難和體重減輕的晚期階段。五年總生存率可低至 13%。

食管癌的一種主要亞型之前是一種稱為 Barrett 食管的疾病，其中食管內(nèi)壁的細(xì)胞會(huì)改變形狀。Barrett 食管發(fā)生在患有胃食管反流病 (GORD) 的患者身上，GORD 是一種消化系統(tǒng)疾病，胃酸和膽汁從胃中回流到食管，導(dǎo)致胃灼熱癥狀。在西方國家，10-15% 的成年人口受到 GORD 的影響，因此患 Barrett 食管的風(fēng)險(xiǎn)增加。

目前Barrett食管只能通過胃鏡和組織活檢來檢測(cè)。劍橋大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種稱為 Cystosponge 的侵入性小得多的診斷工具 - 一種在胃中溶解的“繩子上的藥丸”，當(dāng)它被取出時(shí)，會(huì)從食道內(nèi)壁吸收一些細(xì)胞。然后使用稱為 TFF3 的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)記對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行染色，然后可以在顯微鏡下進(jìn)行檢查。

現(xiàn)在，在Nature Medicine發(fā)表的一項(xiàng)研究中，劍橋的一個(gè)團(tuán)隊(duì)將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于樣本分析，將患者分為八個(gè)分診類別，以確定患者樣本是否需要人工審查或自動(dòng)審查是否足夠。該算法使用來自 2,331 名患者的 4,662 張病理切片進(jìn)行訓(xùn)練。

劍橋大學(xué) MRC 癌癥部門的 Rebecca Fitzgerald 教授開發(fā)了 Cytosponge 并與 AI 團(tuán)隊(duì)合作，她說：“任何支持臨床決策的系統(tǒng)都需要在其性能與工作量減少和潛在經(jīng)濟(jì)影響之間取得平衡。完全取代病理學(xué)家可能會(huì)大大減少工作量并加快診斷速度，但只有在表現(xiàn)與人類專家的表現(xiàn)保持可比性并且需要克服監(jiān)管障礙的情況下，這種方法才可行。”

對(duì)于 Cytosponge-TFF3 樣本的分析，分類方法顯示出幾個(gè)好處，大大減少了工作量并匹配了經(jīng)驗(yàn)豐富的病理學(xué)家的敏感性和特異性。敏感性是“真陽性”率——也就是說，對(duì)于患有 Barrett 食管的人來說，測(cè)試正確產(chǎn)生陽性結(jié)果的頻率。另一方面，特異性衡量測(cè)試為沒有患病的人正確產(chǎn)生陰性結(jié)果的能力。

研究人員表明，病理學(xué)家的完全手動(dòng)審查可實(shí)現(xiàn) 82% 的敏感性和 93% 的特異性。在全自動(dòng)方法中，他們觀察到靈敏度為 73%，特異性為 93%。該團(tuán)隊(duì)能夠證明，使用分類驅(qū)動(dòng)的方法，可以自動(dòng)審查多達(dá)三分之二的病例，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 83% 的敏感性和 93% 的特異性。該團(tuán)隊(duì)估計(jì)，這種方法將使病理學(xué)家的工作量減少 57%。

該團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑹煜?Cytosponge-TFF3 樣本的病理學(xué)家應(yīng)用的解決問題技術(shù)融入到他們的算法中。這意味著算法是可解釋的——換句話說，臨床醫(yī)生將能夠理解他們做出特定決定的原因。這對(duì)問責(zé)制很重要。

領(lǐng)導(dǎo)人工智能算法工作的 CRUK 劍橋研究所的 Florian Markowetz 博士說：“我們已經(jīng)證明，可以使用計(jì)算機(jī)輔助工具來簡化對(duì)有 Barrett 食管風(fēng)險(xiǎn)的人的識(shí)別。通過半自動(dòng)化流程，我們可以將工作量減少一半以上，同時(shí)保持熟練病理學(xué)家的準(zhǔn)確性。這可能會(huì)加快 Barrett 食管的診斷速度，并有可能加快識(shí)別那些患食管癌風(fēng)險(xiǎn)最大的人。”

該團(tuán)隊(duì)表示，這種分類驅(qū)動(dòng)的方法可以應(yīng)用于細(xì)胞海綿之外的許多其他疾病的測(cè)試，如胰腺癌、甲狀腺癌或唾液腺惡性腫瘤。

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