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AI赋能医疗!肖明朝教授团队基于CT影像开发了新型膀胱癌预后的人工智能模型

发布时间:2024.08.27
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重医附一院泌尿外科肖明朝教授团队通过注意力机制的深度学习卷积神经网络,开发并验证了基于术前增强CT预测肌层浸润性膀胱癌预后的人工智能模型,将有助于肌层浸润性膀胱癌(MIBC)患者的术后风险分层和随访管理。该研究于近日发表在国际权威期刊International journal of surgery(《国际外科杂志》)(IF=15.3)上。
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论文链接:

https://doi.org/10.1097/JS9.0000000000001194

 

 

团队回顾性分析了重庆市4个医院的405例肌层浸润性膀胱癌患者的数据,通过注意力机制和卷积神经网络算法,开发了可解释性的深度学习模型,用于预测肌层浸润性膀胱癌患者的预后情况。团队所构建的深度学习模型在独立的内部和外部测试集中均取得了良好的预测性能,其C指数高于传统影像组学模型和临床模型。该研究融合临床特征、影像组学特征和深度学习特征的联合模型进一步提高了预测性能,在内部和内部验证集中的C指数分别为0.713和0.685。另外,针对深度学习模型不可解释性的临床难题,研究团队通过梯度加权类激活映射图(Grad-CAM)使卷积神经网络的决策过程可视化,让人工智能模型成为了临床实践的新助力。
 

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基于注意力机制的深度学习算法的MIBC预后模型的结构示意图

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▲通过Grad-CAM技术可视化深度学习算法的决策过程

 

肌层浸润性膀胱癌患者预后较差,即使行根治性膀胱切除术后,复发、转移几率仍较高,当前临床实践中缺乏有效的肌层浸润性膀胱癌患者术后风险分层模型。近年来,人工智能赋能医疗成为研究热点,基于影像组学(Radiomics)和深度学习(Deep learning, DL)的人工智能算法能够从多种影像数据中提取肉眼无法识别的高通量的深层次特征,并构建预测模型,有望为膀胱癌患者临床管理提供新的视角和方法。

 

人工智能模型走向医疗实践的最大阻碍是其算法的不透明性和不确定性。团队的研究证实了深度学习卷积神经网络的技术可以从膀胱癌术前CT影像中提取预后相关信息,并构建端对端的预测模型,为肌层浸润性膀胱癌患者的术后风险分层和随访管理提供助力。同时通过Grad-CAM可视化模型的决策过程,能够提供解释其推荐或决策的依据。该成果的应用能够帮助医务人员和患者理解模型的工作原理,有助于改善医患关系、增强医患间的信任感。

 

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肖明朝教授简介

肖明朝

 

教授

主任医师

博士生导师

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重庆市护理职业学院院长,荣获卫生部抗震救灾医药卫生先进个人、重庆英才·名家名师、重庆市教书育人楷模、重庆市五一劳动奖章、重庆市抗击新冠肺炎疫情先进个人、重庆医科大学首届“钱悳教学名师”等称号。
现任中国医师协会泌尿外科医师分会委员、中华医学会泌尿外科专委会男科学组委员、重庆市医师协会泌尿外科分会会长、中国医院协会护理管理专委会副主任委员、中国医院协会医院标准化委员会副主任委员、中国患者安全核心专家。
长期致力于泌尿外科人工智能、患者安全、护理、康复养老、医学信息等临床应用研究,累计发表SCI论文40余篇。近年来,主持国家科技支撑计划(子课题)、国家科技部国家重点研发计划、重庆市科技局重点研发项目、重庆市英才计划项目、重庆市教育改革重点项目、教育部《患者安全课程思政教学指南编写》重点等课题。获重庆市教学成果一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项,重庆市科技进步奖二等奖1项。

 

 

 

撰稿| 危宗杰

编辑 | 龙利蓉 戴安娜

排版 | 杨颢玲

校对 | 姜佳妮

审核 |李俊龙 邓兴宇 李丹

 

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