波士頓——在最近發(fā)表在《自然生物醫(yī)學工程》上的一項研究中，由馬薩諸塞州綜合醫(yī)院 (MGH) 研究人員領導的團隊證明，磁共振成像 (MRI) 和人工智能 (AI) 可用于檢測腫瘤的早期跡象細胞死亡以響應一種新的基于病毒的癌癥療法。
最近，一種有前途的治療病毒可以選擇性地殺死癌細胞，同時保留正常組織，這為治療侵襲性腦腫瘤帶來了希望。為了進一步優(yōu)化基于病毒的治療，必須對治療反應進行頻繁的無創(chuàng)監(jiān)測。這種監(jiān)測對于了解病毒與癌細胞之間的相互作用至關重要，例如病毒在腫瘤內傳播的程度和治療反應。
研究人員使用定量分子 MRI 圖像來測量多種組織特性，包括隨著細胞死亡而改變的組織 pH 值和蛋白質濃度。這種方法允許比以前的技術更早地監(jiān)測治療反應。在病毒治療后僅 48 小時，即在觀察到腫瘤體積發(fā)生任何變化之前很久，就可以看到治療反應。
“我們對 MRI 掃描儀進行了編程，以針對不同的分子化合物和細胞 pH 值創(chuàng)建獨特的信號“指紋”。然后使用深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡來解碼指紋并生成定量的 pH 值和分子圖，”Athinoula A. Martinos 生物醫(yī)學成像中心的研究員兼教員 Christian Farrar 博士說。“MRI 分子指紋識別方法在一項小鼠腦腫瘤研究中得到驗證，在該研究中，腫瘤用一種新型病毒療法進行治療，這種療法可以選擇性地殺死癌細胞。”
為了最大限度地提高這種治療方法的效率，研究人員開發(fā)了一種檢測由病毒引起的腫瘤細胞死亡的方法。這使得早期和快速檢測治療反應性腫瘤區(qū)域成為可能。最近，研究人員實施了這種方法來量化健康人腦中的細胞 pH 值和分子化合物。未來對人腦腫瘤患者的這種方法的研究將有助于優(yōu)化這些基于病毒的療法
Athinoula A. Martinos 生物醫(yī)學成像中心的研究員 Or Perlman 博士說：“這項研究證明了在醫(yī)學中實施基于計算機化人工智能的技術對疾病背后的生物過程進行無創(chuàng)研究的力量和前景。”“這種方法成功的最有趣和最關鍵的組成部分之一是使用模擬分子指紋來訓練機器學習神經(jīng)網(wǎng)絡。這個概念有可能被擴展和研究，以解決其他醫(yī)學和科學挑戰(zhàn)。”
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