研究人員展示了如何使用人工智能更快、更準(zhǔn)確地診斷乳腺癌
乳腺癌是女性癌癥相關(guān)死亡的主要原因。也很難診斷。近十分之一的癌癥被誤診為非癌癥,這意味著患者可能會(huì)失去關(guān)鍵的治療時(shí)間。另一方面,女性乳房的x光照片越多,她就越有可能看到假陽(yáng)性結(jié)果。經(jīng)過(guò)10年的年度乳房x光檢查,大約三分之二沒(méi)有癌癥的患者將被告知他們將接受侵入性干預(yù),最有可能的是活檢。
乳腺超聲彈性成像是一種新的成像技術(shù),它通過(guò)無(wú)創(chuàng)評(píng)估乳腺硬度來(lái)提供乳腺潛在病變的信息。與傳統(tǒng)的成像模式相比,該方法使用了更準(zhǔn)確的癌癥和非癌癥乳腺病變的特征信息。
然而,這個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題,這可能是一個(gè)耗時(shí)且麻煩的解決方案。但是如果我們依靠算法的指導(dǎo)呢?
USC維特比工程學(xué)院的Assad Oberai,航空航天與機(jī)械工程系的Hughes教授在他的研究論文《通過(guò)深度學(xué)習(xí)解決力學(xué)中的反問(wèn)題:應(yīng)用于彈性成像》中提出了這個(gè)問(wèn)題,并發(fā)表了《力學(xué)與工程方法在計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用》。Oberai與包括南加州大學(xué)維特比博士學(xué)生Dhruv Patel在內(nèi)的一批研究人員一起,特別考慮了以下內(nèi)容:能否使用合成數(shù)據(jù)訓(xùn)練機(jī)來(lái)解讀真實(shí)世界的圖像,簡(jiǎn)化診斷步驟?Oberai說(shuō),答案可能是肯定的。
在乳房超聲彈性成像的情況下,一旦獲取了受影響區(qū)域的圖像,就分析該圖像以確定組織中的位移。利用這些數(shù)據(jù)和力學(xué)的物理定律,可以確定力學(xué)特性的空間分布——就像它的剛度一樣。之后,必須從分布中識(shí)別和量化適當(dāng)?shù)奶卣?,這將最終導(dǎo)致腫瘤分類為惡性或良性。問(wèn)題是最后兩個(gè)步驟在計(jì)算上很復(fù)雜,而且本身就具有挑戰(zhàn)性。
在研究中,Oberai試圖確定他們是否可以完全跳過(guò)這個(gè)工作流程中最復(fù)雜的步驟。
癌癥乳腺組織有兩個(gè)關(guān)鍵特征:異質(zhì)性,這意味著一些區(qū)域是軟的,而其他區(qū)域是硬的和非線性的,這意味著纖維在牽引時(shí)提供很大的阻力,而不是與良性腫瘤相關(guān)的初始給藥。了解到這一點(diǎn)后,Oberai創(chuàng)建了一個(gè)基于物理的模型,以在不同層面上展示這些關(guān)鍵屬性。然后,他使用從這些模型中獲得的數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)輸入來(lái)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法。
合成和真實(shí)世界的數(shù)據(jù)
但是為什么要使用綜合導(dǎo)出的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練算法呢?真實(shí)的數(shù)據(jù)不是更好嗎?
“如果你有足夠的數(shù)據(jù),你就不會(huì),”奧布雷說(shuō)。“但是在醫(yī)學(xué)成像的情況下,如果你有1000張圖像,那么你是幸運(yùn)的。在這種情況下,數(shù)據(jù)稀缺,這些技術(shù)變得非常重要?!?
Oberai和他的團(tuán)隊(duì)使用了大約12000幅合成圖像來(lái)訓(xùn)練他們的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。這個(gè)過(guò)程在很多方面與照片識(shí)別軟件的工作方式類似,學(xué)習(xí)如何通過(guò)重復(fù)輸入來(lái)識(shí)別圖像中的特定人,或者學(xué)習(xí)我們的大腦如何對(duì)貓和狗進(jìn)行分類。通過(guò)足夠多的例子,該算法可以收集良性腫瘤和惡性腫瘤固有的不同特征,并做出正確的判斷。
Oberai和他的團(tuán)隊(duì)在其他合成圖像上實(shí)現(xiàn)了接近100%的分類準(zhǔn)確率。一旦算法經(jīng)過(guò)訓(xùn)練,他們將在真實(shí)世界的圖像上進(jìn)行測(cè)試,以確定診斷的準(zhǔn)確性,并根據(jù)與這些圖像相關(guān)的活檢證實(shí)的診斷來(lái)測(cè)量這些結(jié)果。
“我們的準(zhǔn)確率約為80%。接下來(lái),我們繼續(xù)通過(guò)使用更多的真實(shí)世界圖像作為輸入來(lái)改進(jìn)算法,”O(jiān)berai說(shuō)。
更改診斷模式
有兩個(gè)流行的觀點(diǎn)使得機(jī)器學(xué)習(xí)成為推進(jìn)癌癥檢測(cè)和診斷領(lǐng)域的重要工具。首先,機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以檢測(cè)對(duì)人類不透明的模式。通過(guò)操縱許多這樣的模式,該算法可以產(chǎn)生精確的診斷。其次,機(jī)器學(xué)習(xí)提供了減少操作員對(duì)操作員錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。
那么,這將取代放射科醫(yī)生在確定診斷中的作用嗎?當(dāng)然不是。Oberai沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到該算法可能是癌癥診斷的唯一仲裁者,而是一個(gè)可以幫助指導(dǎo)放射科醫(yī)生得出更準(zhǔn)確結(jié)論的工具?!捌毡榈墓沧R(shí)是,這些類型的算法可以發(fā)揮重要作用,包括最有影響力的成像專業(yè)人士。然而,當(dāng)這些算法不被用作黑盒時(shí),它們將是最有用的,”O(jiān)berai說(shuō)?!八吹搅耸裁磳?dǎo)致了最后的結(jié)論?該算法必須是可解釋的,因?yàn)樗梢园搭A(yù)期工作。”
免責(zé)聲明:本文由用戶上傳,與本網(wǎng)站立場(chǎng)無(wú)關(guān)。財(cái)經(jīng)信息僅供讀者參考,并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作,風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。 如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除!
- 研究為類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的早期診斷和治療干預(yù)提供了潛力
- 心理學(xué)研究表明 可以通過(guò)調(diào)整你的想法和行為
- 風(fēng)險(xiǎn)模型確定急性護(hù)理使用風(fēng)險(xiǎn)最高的晚期癌癥試驗(yàn)患者
- 神經(jīng)科學(xué)正在探索你的大腦如何讓你同時(shí)體驗(yàn)兩種相反的感覺(jué)
- 研究:腫瘤微環(huán)境中的炎癥細(xì)胞將前列腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為治療耐藥細(xì)胞
- 研究揭示枸杞抗寒耐熱功效背后的秘密
- 研究顯示伴侶的多動(dòng)癥對(duì)女性心理健康和生活質(zhì)量有顯著影響
- 探索低鈉濃度對(duì)腦小膠質(zhì)細(xì)胞的影響
-
6月25-28日,由中國(guó)進(jìn)出境生物安全研究會(huì)、中國(guó)國(guó)際旅行衛(wèi)生保健協(xié)會(huì)主辦,中國(guó)青年創(chuàng)業(yè)就業(yè)基金會(huì)支持,中國(guó)出入...瀏覽全文>>
-
胃腸鏡檢查,聽起來(lái)可能有些令人不安,但實(shí)際上,它可能是生活中的救命稻草。對(duì)于一些人來(lái)說(shuō),定期進(jìn)行胃腸鏡...瀏覽全文>>
-
6月16日-20日,2025年優(yōu)秀博士后研究人員(紹興)研學(xué)活動(dòng)順利舉行。本次活動(dòng)匯聚了來(lái)自全國(guó)各地的百余名博士后,...瀏覽全文>>
-
近日,天津松果生物醫(yī)療科技有限公司自主研發(fā)的牛跟腱來(lái)源去端肽I型膠原蛋白原材料成功通過(guò)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局...瀏覽全文>>
-
在數(shù)字化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的浪潮奔涌之際,病理學(xué)正經(jīng)歷著前所未有的革新機(jī)遇。奧偉登(Evident)憑借百年光學(xué)技術(shù)積淀,以...瀏覽全文>>
-
6月6-8日,CHINAGUT 2025中國(guó)腸道大會(huì)在寧波國(guó)際會(huì)議中心隆重舉辦。大會(huì)由南京醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院、國(guó)家消化...瀏覽全文>>
-
在第28屆北京國(guó)際口腔展這一行業(yè)風(fēng)向標(biāo)級(jí)盛會(huì)上,北京易嶺生物科技有限公司(下面簡(jiǎn)稱易嶺生物)憑借重磅新品發(fā)...瀏覽全文>>
-
2025款上汽大眾ID 4 X在安徽阜陽(yáng)地區(qū)的售價(jià)會(huì)根據(jù)配置和選裝包有所不同?;A(chǔ)版車型的廠商指導(dǎo)價(jià)大約在20萬(wàn)...瀏覽全文>>
-
嵐圖FREE,作為一款集豪華與智能于一體的新能源SUV,正以全新的姿態(tài)迎接每一位渴望高品質(zhì)出行的用戶。現(xiàn)在,嵐...瀏覽全文>>
-
安徽阜陽(yáng)的大眾ARTEON 2022新款現(xiàn)已到店,最低售價(jià)從34 80萬(wàn)元起,無(wú)疑是近期購(gòu)車的最佳時(shí)機(jī)。這款車型以其...瀏覽全文>>