盡管我們?cè)卺t(yī)學(xué)和保健方面取得了顯著進(jìn)步，但癌癥的治療仍在繼續(xù)。從好的方面來(lái)說(shuō)，我們?cè)谠缙诎l(fā)現(xiàn)幾種癌癥方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，使醫(yī)生能夠提供能夠提高長(zhǎng)期生存率的治療方法。這歸功于“綜合診斷”，這是一種結(jié)合分子信息和醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)來(lái)診斷癌癥類(lèi)型并最終預(yù)測(cè)治療結(jié)果的患者護(hù)理方法。
但是，涉及一些復(fù)雜問(wèn)題。分子模式(例如基因表達(dá)和突變)與圖像特征(例如，腫瘤在CT掃描中的出現(xiàn)方式)的相關(guān)性通常稱為“放射基因組學(xué)”。該字段受到其頻繁使用的高維數(shù)據(jù)的限制，其中特征的數(shù)量超過(guò)了觀測(cè)值。幾個(gè)簡(jiǎn)化的模型假設(shè)和缺乏驗(yàn)證數(shù)據(jù)集也困擾著放射基因組學(xué)。雖然諸如深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以通過(guò)提供基因表達(dá)模式對(duì)圖像特征的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)來(lái)緩解這種情況，但是卻出現(xiàn)了一個(gè)新問(wèn)題：我們不知道該模型學(xué)到了什么。
加州大學(xué)洛杉磯分校放射科學(xué)副教授，綜合診斷共享資源總監(jiān)William Hsu解釋說(shuō)：“詢問(wèn)模型的能力對(duì)于理解和驗(yàn)證學(xué)到的放射基因組關(guān)聯(lián)至關(guān)重要。”Hsu的實(shí)驗(yàn)室致力于解決與數(shù)據(jù)集成，機(jī)器學(xué)習(xí)和影像信息學(xué)有關(guān)的問(wèn)題。在較早的研究中，Hsu和他的同事使用一種解釋為“基因屏蔽”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)詢問(wèn)受過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以了解基因與成像表型之間的習(xí)得關(guān)聯(lián)。他們證明了他們的模型發(fā)現(xiàn)的放射性基因組關(guān)聯(lián)與先驗(yàn)知識(shí)是一致的。但是，他們?cè)谙惹暗难芯恐袃H使用了一個(gè)針對(duì)腦腫瘤的數(shù)據(jù)集，
在這種背景下，Hsu和他的同事，前研究生兼首席作者Nova Smedley和胸腔放射科醫(yī)生Denise Aberle進(jìn)行了一項(xiàng)研究，研究深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是否可以代表基因表達(dá)，組織學(xué)(生物學(xué)的微觀特征)之間的關(guān)聯(lián)。組織)和CT衍生的圖像特征。他們發(fā)現(xiàn)，該網(wǎng)絡(luò)不僅可以復(fù)制以前報(bào)告的關(guān)聯(lián)，還可以識(shí)別新的關(guān)聯(lián)。這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在《醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志》上。
研究人員使用了262位患者的數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn)練他們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以從21,766個(gè)基因表達(dá)的大量集合中預(yù)測(cè)101個(gè)特征。然后，他們?cè)谝粋€(gè)由89位患者組成的獨(dú)立數(shù)據(jù)集中測(cè)試了其預(yù)測(cè)能力，同時(shí)將其預(yù)測(cè)能力與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的其他模型進(jìn)行了對(duì)比。最后，他們應(yīng)用基因遮罩來(lái)確定基因子集與肺癌類(lèi)型之間的學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)。
標(biāo)簽： 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
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