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癌症，这一全球性的公共卫生难题，每年无情地夺去数百万人的生命。尽管不同地区和人群的发病率与死亡率存在差异，但总体趋势依然呈上升态势。

面对人口老龄化、环境污染和生活方式改变等多重因素的交织，癌症的发病率和死亡率同样呈现出增长的趋势。

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在癌症的治疗道路上，医学界始终面临着诸多挑战：早期诊断的困难、治疗效果的局限性以及副作用的严重性，都使得癌症治疗成为一项复杂而艰巨的任务。

然而，随着科技的进步，人工智能（AI）的介入为癌症治疗带来了新的希望。

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余坤兴团队与CHIEF模型的诞生

余坤兴，美国哈佛大学医学院生物医学信息学系的助理教授，凭借其卓越的领导力和科研实力，带领其团队成功开发了一款名为CHIEF（Clinical Histopathology Imaging Evaluation Foundation，即临床组织病理学成像评估基础）的人工智能模型。

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这款模型在癌症的诊断和治疗反应预测方面展现出了令人瞩目的能力。

CHIEF模型的特点在于其广泛的通用性，能够应对多种癌症的诊断，并且能够精准识别出可能对标准疗法反应不佳的患者。

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这一模型不仅在性能上超越了众多现有的癌症诊断AI，更是首个在多个国家的患者群体中成功验证的AI模型。

这一研究成果在《Nature》杂志上发表，引起了全球医疗界的广泛关注。

CHIEF模型通过训练1500万张未标记的病理图像和60530张覆盖19个解剖部位的全切片图像（Whole Slide Image），实现了对19种不同类型的癌症进行准确诊断，其检测准确率接近94%。

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此外，该模型还能够预测多种癌症患者的存活率，并精确识别肿瘤周围的微环境特征，这些特征与患者对手术、化疗、放疗和免疫疗法等常规治疗方案的反应密切相关。

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CHIEF模型的技术特点与优势

余坤兴教授及其团队通过将CHIEF模型应用于跨癌症类型的多种预测任务，充分展示了其强大的通用性。

即使在数据分布改变和数据异质性的情况下，CHIEF模型依然能够表现出优于传统方法的性能。

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这一研究不仅为癌症诊断和预后预测提供了一个高效且强大的工具，也标志着AI在医疗领域的一个重要里程碑。

想象一下，作为一名病理学家，每天需要面对大量的病理图像，从中识别出癌症细胞、判断肿瘤的来源以及预测患者的生存期等，这是一项既繁琐又需要极高专业技能的工作。

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而CHIEF模型的出现，就像病理学领域的超级英雄，它能够帮助病理学家们快速、准确地完成这些任务。

研究的目的就是开发并评估CHIEF模型，这一通用的弱监督机器学习框架，旨在提取病理图像特征并进行系统性癌症评估。

简单来说，就是让CHIEF模型学会“看懂”病理图像，并从中提取出有用的信息，如癌症的类型、肿瘤的来源以及患者的预后等。

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研究思路与方法

为了实现这一目标，余坤兴团队采用了多种创新方法：

数据收集

他们从14个研究队列中收集了60,530张全切片图像，涵盖了19个解剖部位的癌症类型。

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这些数据为CHIEF模型提供了丰富的“教材”，助力其更好地学习。

模型设计

CHIEF模型采用了自监督、弱监督预训练方法和多模态信息整合技术。

通过自监督学习技术从未标记的图像块中提取特征表示

使用弱监督学习技术将图像块特征聚合成全切片图像特征

通过多模态信息整合技术将解剖部位信息与图像特征结合，从而增强模型的特征表示能力

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模型训练和评估

研究团队使用预训练数据集训练CHIEF模型，并通过交叉验证方法进行模型选择和超参数调整。

同时，在多个独立数据集上进行外部验证，以评估模型的泛化能力和性能。

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通过与其他现有方法的比较，如CLAM、ABMIL和DSMIL等，CHIEF模型的优势得到了充分展现。

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主要研究成果

CHIEF模型在多个方面都取得了令人瞩目的成果：

癌症检测

在癌症检测任务中，CHIEF模型展现了卓越的性能。

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在来自15个独立数据集的13,661张全切片图像的外部验证中，涵盖了11个癌症类型，CHIEF模型取得了最高的AUROC（0.9943），显著优于现有方法。

肿瘤来源预测

在预测肿瘤来源方面，CHIEF模型同样表现出色。

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通过微调TCGA和CPTAC数据集，并使用CPTAC数据集进行独立验证，CHIEF模型能够准确预测肿瘤的起源部位，如来自肺部的转移性肿瘤。

基因组特征识别

CHIEF模型能够从病理图像中预测多种重要的基因组特征，如常见遗传突变、与靶向治疗相关的突变等。

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通过微调TCGA和CPTAC数据集，CHIEF模型在这些预测任务上取得了优异的性能。

生存预测

CHIEF模型还能够从病理图像中预测癌症患者的生存期，并区分不同风险的患者群体。

通过训练来自17个数据集的9,404张全切片图像，并使用其他数据集进行独立验证，CHIEF模型在预测癌症患者生存期方面显著优于现有方法。

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CHIEF模型作为一个通用的病理学评估基础模型，其在多种癌症类型和评估任务中的出色表现，证明了其在病理学图像分析中的巨大潜力。

未来，CHIEF模型有望成为个性化癌症管理的重要工具，为临床医生提供更准确、更可靠的诊断和预测信息。

然而，任何研究都存在局限性，CHIEF模型也不例外。

目前，研究团队正在考虑进一步扩大数据集规模，包括更多非恶性切片和罕见疾病切片，以进一步提高模型的泛化能力。

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同时，他们也计划将CHIEF模型的应用范围扩展到其他疾病领域，如心血管疾病和神经系统疾病等。

此外，研究团队还认识到，CHIEF模型的发展需要多学科的合作。

未来，他们希望与病理学家、计算机科学家、临床医生等不同领域的专家携手共进，共同推动CHIEF模型在医疗领域的广泛应用和发展。

CHIEF模型的成功研发，不仅为癌症治疗带来了新的曙光，也标志着AI在医疗领域的又一重要突破。

随着技术的不断进步和应用的不断深入，相信AI将在未来的医疗领域发挥更加重要的作用，为人类健康事业贡献更多的力量。

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来源：米高视角