摘要:当国产大模型DeepSeek以复杂逻辑链推演能力强势破圈,医疗AI的角力场正从算力竞赛转向医学认知革命。人工智能将如何标定未来医疗的经纬?人机协同怎样重塑诊疗的底层逻辑?
当国产大模型DeepSeek以复杂逻辑链推演能力强势破圈,医疗AI的角力场正从算力竞赛转向医学认知革命。人工智能将如何标定未来医疗的经纬?人机协同怎样重塑诊疗的底层逻辑?
我院推出「六院新见」栏目,以临床价值为坐标,主动拥抱这场认知变革,不断以“人工智能+”赋能医院发展,持续追踪我院人工智能“落地生根”的全景进程,共同绘制新医疗图景。
Science & Technology
近日,中山大学附属第六医院(简称“中山六院”)吴小剑教授、高峰副研究员团队在人工智能辅助癌症诊疗领域取得重大进展。他们在国际知名期刊 Advanced Science (IF=14.3)上发表了一项开创性研究——Interpretable Multimodal Fusion Model for Bridged Histology and Genomics Survival Prediction in Pan-Cancer,提出了一种名为Brim的桥接多模态融合模型。该模型最大的亮点在于,仅需常规病理切片图像(WSIs),即可实现对多种常见肿瘤,如肺癌、结直肠癌、乳腺癌、胃癌等的患者生存风险进行精准预测,为临床肿瘤精准诊疗提供了高效、便捷的新工具。
突破传统:
多模态融合,临床应用仅需病理切片
癌症的复杂性和异质性是导致治疗效果不佳和预后难以预测的主要原因。传统的癌症分期系统(如TNM分期)难以充分捕捉肿瘤的异质性,因此无法准确预测患者的个体化预后。
吴小剑、高峰团队长期致力于利用人工智能技术,整合病理、基因等多模态数据,更全面地刻画肿瘤特征。此次提出的Brim模型,正是这一理念的最新成果。该模型在训练时整合了病理切片图像(WSIs)和基因组分子特征(包括突变状态、拷贝数变异和RNA-seq基因表达),通过构建桥接网络,实现了跨模态信息的深度融合,学习了病理图像与基因信息之间的深层关联。
Brim模型最突出的临床实用性在于,在实际应用中,无需患者的基因组数据,仅通过分析常规病理切片图像(WSIs),即可实现高精度的生存风险预测。 这极大降低了临床应用的门槛,使得更多患者能够受益于人工智能技术带来的精准诊疗。
三大亮点:更准、更全、更实用
Brim模型具有三大显著优势:
1
预测更精准:
在包含12种癌症类型(包括肺癌、结直肠癌、乳腺癌、胃癌等常见肿瘤)的5271例患者数据集中,Brim模型的平均C-index(一致性指数)达到0.682,优于现有的单模态模型和其他多模态融合模型,实现了更高的预测准确性。
2
信息更全面:
Brim模型通过双向桥接网络,巧妙地从病理图像中提取出与基因组信息高度相关的特征,即使在缺乏基因测序数据的情况下,也能实现精准的预后评估。
3
应用更实际:
Brim模型不仅预测能力强,还具有良好的可解释性。通过自注意力可视化和整合梯度(IG)归因分析,能够揭示与患者预后密切相关的病理图像区域,为临床医生提供更直观的决策依据,指导个体化治疗。
自主验证:中山六院牵头ICGC-ARGO肠癌队列再证实力
为进一步验证模型的可靠性,研究团队利用中山六院牵头的国际基因组协作联盟-加速肿瘤基因组研究(ICGC-ARGO)肠癌队列中的445例患者数据进行了独立验证。结果表明,Brim模型在该队列中同样表现出色,仅使用病理图像,即能准确区分高风险和低风险患者。
意义深远:助力临床,造福患者
Brim模型的成功研发,标志着人工智能在肿瘤精准诊疗领域又迈出了坚实一步。该模型极大简化了临床应用流程,仅需常规病理切片即可实现精准预后评估,有助于临床医生更准确地评估患者预后、制定个体化治疗方案,还为癌症的早期筛查和干预提供了新的思路。
未来,吴小剑、高峰团队将继续深化研究,不断优化Brim模型,探索其在更多癌种和临床场景中的应用,为实现癌症的精准诊疗贡献更多“中六智慧”。
论文第一作者为中山六院高峰副研究员,通讯作者为吴小剑教授。团队成员盖宝文博士研究生、蔡都博士后,以及广州实验室丁俊翔博士研究生为共同第一作者;广州实验室李亦学研究员、刘俊伟副研究员为共同通讯作者。
原文链接:
作者介绍
结直肠外科 吴小剑 主任医师
二级教授,一级主任医师,博士生导师,博士后合作导师。现任中山大学附属第六医院院长、党委副书记,广东省胃肠病研究所(中山大学胃肠病学研究所)所长,胃肠肛门外科学部主任。入选首届“国家杰出医师”、广东省医学领军人才等人才项目。
主持国家863计划、国家国际科技合作专项等重大课题,担任国际癌症基因组结直肠癌组学项目负责人。作为主要研究者获得国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖和广东省科技进步一等奖。获中山大学第六届“芙兰奖”。担任广东省医学会结直肠肛门外科分会主任委员、广东省医师协会胃肠外科医师分会主任委员、《中华炎性肠病杂志》主编、《中华胃肠外科杂志》副主编等。
医疗专长:主攻方向为局部晚期和局部复发性结直肠癌与炎症性肠病的外科治疗,擅长腹腔镜结直肠癌切除术、盆腔脏器联合切除术和克罗恩病肠瘘、溃疡性结肠炎切除术等。
出诊时间:周二上午,周四上午(雅和门诊)
广东省胃肠病学研究所 高峰 副研究员
计算肿瘤学博士,博士生导师,中山大学附属第六医院副研究员,中山大学“百人计划”青年学术骨干,国家智能社会治理实验专家组成员,上海人工智能实验室顾问科学家。
研究方向:专注于通过人工智能技术加速超大规模多模态生物医学数据的分析,开发覆盖筛查、早期诊断、精确分型、敏感药物筛选、疗效监控及预后判断的精准医学技术与系统。近年来,在Gastroenterology、Hepatology、Medical Image Analysis等发表论文50余篇(总影响因子超过500分,影响因子大于10的论文21篇),并开发了DeepCC、HTSanalyzeR2、3D RP-Net等生物医学数据分析工具,已获授权国家发明专利16项,曾获中山大学第六届“芙兰奖”(团队成员)和WILEY中国开放科学2022年度作者奖。
研究团队专注于多模态数据分析与人工智能驱动的精准医学应用,详情请见团队主页:fenggaolab.org。
责任编辑:张婷婷
初审:戴希安
审核:乐虞莹、简文杨
终审:李文敏
审定发布:李汉荣
稿件来源:中山六院
来源:中山六院