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AI模型提早5年预警乳腺癌,MIT研究登Science获LeCun转发

【新智元导读】科学家正在通过AI的力量,改变乳腺癌的现状。

在全球范围内,每年有超过60万名女性因乳腺癌而无法存活。

美国有八分之一的女性一生中会被诊断出患有乳腺癌。

这些数字听起来很可怕,但并非毫无希望。

当处于最早的局部阶段时,5年相对生存率为99%。近年来,早期检测和治疗方法的进步显著提高了乳腺癌的生存率,目前美国有超过400万乳腺癌幸存者。

AI,就是这项进步背后的一个重要推动性力量。

近日,Science在X上连发多篇帖子,展现了AI在乳腺癌检测方面的应用潜力。

「人工智能提前5年检测出乳腺癌」。

这条推文不仅得到了Lecun的转发,也引发了大量网友的讨论。

AI对人类社会的影响,绝不只有当下大热的生成式AI,更可能「going to save lives」,为人类减少病痛,带来福祉。

MIT CSAIL实验室和Jameel Clinic的科学家创建了一个深度学习系统「Mirai」,可以根据传统的乳房X光检查来预测乳腺癌风险。

论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.aba4373

「Mirai」标志着向个性化癌症筛查和更好的患者治疗结果迈出了重要一步。

Mirai:更早发现乳腺癌 减少筛查伤害

乳房X光检查(Mammogram)用于检测没有乳腺癌体征或症状的女性的乳房变化。

世界各地的卫生组织支持Mammogram筛查以实现早期癌症检测,并且它已经证明了其价值,可将死亡率降低20-40%。

虽然这是一个用于早期检测的最佳工具,但有很多亟待改进的地方:假阳性、假阴性、图像解读中的人为差异以及缺乏专业放射科医生……

而Mirai作为一个深度学习系统,可以借助人工智能的力量来预测乳腺癌的形成,它包括三项关键创新:

- 时间点联合建模

- 非图像风险因素的选择性使用

- 确保跨临床环境中性能一致性

这使得Mirai能够提供准确的风险评估,并适应不同的临床环境。

Mirai不仅可预测患者在未来不同时间点的风险,还可纳入年龄和家族史等临床风险因素(如果有的话)。

此外,它还能在微小的临床差异(如不同的乳腺X射线照相设备)情况下保持稳定的预测结果。

该模型很有前途的一点在于,它能够适用于不同人种。

Mirai对白人和黑人女性的准确率相当,鉴于黑人女性的乳腺癌死亡率比白人妇女高出43%,这是一项重大进步。

大规模验证

为了将基于图像的风险模型整合到临床护理中,研究人员需要对算法进行改进,并在多家医院进行大规模验证。

研究小组利用麻省总医院(MGH)的20万多份检查结果对Mirai进行了训练,并利用麻省总医院、瑞典卡罗林斯卡研究所和台湾长庚纪念医院的数据对其进行了验证。

现在安装在MGH的Mirai在预测癌症风险和识别高危人群方面的准确性明显高于以前的方法。

它的表现优于Tyrer-Cuzick模型,识别出的未来癌症诊断数量几乎是Tyrer-Cuzick模型的两倍。

而且,在不同种族、年龄组、乳房密度类别和癌症亚型中,Mirai 都能保持准确性。

CSAIL博士生、论文的第一作者Adam Yala说,「改进后的乳腺癌风险模型能够实现有针对性的筛查策略,与现有指南提供的方法相比,可以更早发现乳腺癌并减少筛查伤害。」

该团队正与来自全球不同机构的临床医生合作,在不同人群中进一步验证该模型,并研究其临床实施情况。

目前,研究人员正在改进Mirai,利用患者的完整影像病史,并结合断层合成等先进筛查技术。

这些改进措施可以完善风险筛查指南,为高风险人群提供更敏感的筛查,同时减少其他不必要的程序。

将AI应用于乳腺癌检测的更多研究

不止Mirai,Science还推荐了有关AI检测乳腺癌的更多研究。

为了提高乳腺癌的生存率,研究人员设计了一种可穿戴超声波设备,可以让患者在早期阶段检测到肿瘤,这项研究同样来自MIT。

麻省理工学院工程学院院长Anantha Chandrakasan、电子工程和计算机科学教授Vannevar Bush,以及一位该研究作者说道:

「这项工作将利用材料、低功耗电路、人工智能算法和生物医学系统方面的进步,极大地推动超声波研究和医疗设备设计。」

「并且为乳腺癌的检测和早期诊断提供了一项基本能力,而这是取得积极疗效的关键。」

除此之外,此前《纽约时报》有过一则「AI检测出了医生遗漏的乳腺癌」的相关报道。

报道称,匈牙利已成为人工智能软件发现癌症的主要试验场,医生们正在争论这项技术是否会取代他们的医疗工作。

2016年,世界领先的人工智能研究人员之一Geoffrey Hinton认为,该技术将在五年内超越放射科医生的技能。

「我认为,如果你是一名放射科医生,你就像动画片里的Wile E. Coyote」,他在2017年对《纽约客》说。

「你已经在悬崖边上了,但你还没有往下看,下面是看不到地面的深渊。」

Hinton所言非虚,在Science发布的推特中,就有一篇研究发现,使用人工智能的医生比不使用人工智能的医生更容易发现乳腺癌。

这项研究表明,人工智能还能自动处理一半以上的扫描,大大减轻放射科医生的工作量。

将研究推向市场

Science在X上还特别提到了一个人——Dr. Connie Lehman。

Connie Lehman是哈佛医学院放射学教授兼马萨诸塞州总医院放射专家,也是本文开头具有奠基性作用的论文的合著者。

她早在1998年开始从事计算机辅助设计 (CAD) 工作时,就对其改善乳腺癌检测的潜力感到兴奋。

她坚信CAD技术将帮助放射科医生发现更多癌症、实现早期诊断,并有可能产生更高的治愈率。

但故事并没有像她想象的那样结束。

「虽然实验室的研究发现CAD可以发挥作用,但它并没有在临床上产生我们所希望的影响。」

Lehman回忆道,「但我谨慎乐观地认为,新的人工智能模型将更成功地利用计算机的力量来增强成像的影响。」

如今的Lehman正在将Mirai背后的技术推向市场,创办了Clairity。

Clairity致力于利用人工智能的进步让医学图像释放出新的见解,准确地识别出那些患癌症风险最高的人。

值得一提的是,Dr.Lehman对自己的研究成果相当低调,这个消息还是Lehman的儿子透露给Science的。

后来又获得了Science的转发。

并写下了「AI CAN BE GOOD!」这样令人充满期冀的文字。

总结

**文章总结:AI在乳腺癌检测中展现巨大潜力**
乳腺癌是威胁全球女性生命健康的重大疾病,每年超过60万名女性因此丧生。然而,早期检测和治疗技术的进步显著提高了生存率,其中AI(人工智能)成为了这一变革的重要驱动力。
科学家们通过AI技术正不断突破乳腺癌检测的边界。例如,MIT CSAIL实验室和Jameel Clinic开发的深度学习系统“Mirai”,能通过传统的乳房X光检查预测乳腺癌风险,显著提高准确率,并减少筛查中的假阳性和假阴性问题。该系统不仅能适应不同临床环境和种族,还能在微小临床差异下保持稳定预测。
Mirai在多家医院进行的大规模验证中表现出色,显著优于现有的风险模型,并在不同种族、年龄和乳房密度类别中均能保持高准确度。未来,研究人员将继续改进Mirai,结合患者的完整影像病史和更先进的筛查技术,提供更敏感且击中要害的筛查策略,进一步减少不必要的检查伤害。
此外,还有多项研究展示了AI在乳腺癌检测中的潜力,例如可穿戴超声波设备的设计和应用,以及AI帮助医生更准确地发现乳腺癌并减轻工作量的实例。
哈佛医学院的放射学教授Connie Lehman正是AI推动乳腺癌检测进步的先驱之一。她坚信并推动了计算机辅助设计(CAD)技术的发展,如今正通过她的公司Clairity将AI技术实际应用于临床,为更多患者带来希望。
总之,AI不仅在生成式AI领域炙手可热,更在拯救生命、减轻病痛方面展现出巨大的潜力和希望,正逐步改变乳腺癌的现状和未来。

更新时间 2024-08-07