如何使用人工智能預測癌癥患者的骨折

隨著醫(yī)學繼續(xù)采用機器學習，一項新的研究表明科學家可以如何使用人工智能來預測癌癥如何影響脊柱骨折的概率。

在美國，每年診斷出超過 160 萬例癌癥病例，其中約 10% 的患者經歷脊柱轉移——當疾病從身體其他部位擴散到脊柱時?；颊呙媾R的最大臨床問題之一是這些腫瘤導致脊柱骨折的風險，這可能導致嚴重的疼痛和脊柱不穩(wěn)定。

“脊柱骨折使患者死亡的風險增加了約 15%，”該研究的合著者、俄亥俄州立大學機械與航空航天工程副教授 Soheil Soghrati 說。“通過預測這些骨折的結果，我們的研究為醫(yī)學專家提供了設計更好治療策略的機會，并幫助患者做出更明智的決定。”

Soghrati 說，雖然身體在暴露于癌性病變時所經歷的許多變化仍然是一個謎，但借助計算建模的力量，科學家們可以更好地了解脊柱發(fā)生了什么變化。

他們的研究發(fā)表在國際生物醫(yī)學工程數值方法雜志上，描述了研究人員如何訓練一個名為 ReconGAN 的人工智能輔助框架來創(chuàng)建數字雙胞胎，或對患者椎骨進行虛擬重建。

與將虛擬模型變成物理對象的3D 打印不同，數字雙胞胎的概念涉及在不創(chuàng)建物理對象的情況下對其現實生活中的對應物進行計算機模擬。這種模擬可以用來預測物體或系統的未來性能——在這種情況下，椎骨在壓力下破裂之前可以承受多少壓力。

通過對從尸體上獲取的椎骨的逐層照片進行 MRI 和顯微 CT 圖像訓練 ReconGAN，研究人員能夠生成逼真的脊柱微結構模型。使用他們的模擬，Soghrati 的團隊還能夠虛擬地擴大模型，該研究表示，這種能力對于理解和整合整個椎骨幾何形狀的變化是必不可少的。

Soghrati 說：“真正使這項工作以獨特的方式進行的是我們能夠對椎骨的幾何形狀進行建模的詳細程度。”“我們幾乎可以將同一塊骨頭從一個階段進化到另一個階段。”

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