由于新系統(tǒng)的集成，神經(jīng)外科醫(yī)生現(xiàn)在可以使手術(shù)室在診斷患者的腦腫瘤時(shí)比以往任何時(shí)候都更有信心，這將使他們能夠幾乎實(shí)時(shí)地快速查看診斷組織和腫瘤邊緣。

(資料圖片)

密歇根醫(yī)學(xué)院的外科醫(yī)生表示，隨著將深度學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)視覺相結(jié)合以加快整個(gè)過程的努力，準(zhǔn)確性和精確性只會不斷提高。在手術(shù)室，更快也意味著更實(shí)惠。

密歇根醫(yī)學(xué)院神經(jīng)外科住院總醫(yī)師托德霍隆(Todd Hollon)在新出版物《自然醫(yī)學(xué)》 (Nature Medicine)中描述了一種兩部分方法，以提高術(shù)中診斷的準(zhǔn)確性和效率。

Hollon and Nyulanone Health的神經(jīng)外科副教授Daniel Orringer博士和他的同事們報(bào)告了由Michigan Medical Company開發(fā)的一項(xiàng)名為受激拉曼組織學(xué)(SRH)的技術(shù)的最新應(yīng)用，該技術(shù)可以在以下位置快速生成腫瘤組織圖像：床邊。這意味著神經(jīng)病理學(xué)家可以在沒有病理實(shí)驗(yàn)室的情況下查看圖像，從而消除了傳統(tǒng)處理、染色和解釋的漫長等待時(shí)間。

研究人員還使用一種名為深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能算法來學(xué)習(xí)10種最常見的腦癌的特征，并預(yù)測診斷結(jié)果。外科醫(yī)生在床邊幾分鐘就能得到診斷預(yù)測，其準(zhǔn)確性與傳統(tǒng)方法相當(dāng)。

該出版物的主要作者霍龍說：“這是第一次評估人工智能在手術(shù)室中的應(yīng)用的前瞻性試驗(yàn)?！?我們已經(jīng)對基于人工智能的工作流程進(jìn)行了臨床翻譯."

立即診斷。

因腦瘤手術(shù)住院的患者通常不知道自己到底得了什么樣的腫瘤，只需要手術(shù)。在獲得并處理要實(shí)際交付給神經(jīng)病理學(xué)專家的標(biāo)本后，整個(gè)OR團(tuán)隊(duì)也必須等待答案。在收到病理學(xué)家的反饋之前，外科醫(yī)生無法決定如何處理病例。

霍倫說：“涉及的時(shí)間太長了?！?/p>

但是，當(dāng)圖像是數(shù)字圖像并在幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)時(shí)，可以在手術(shù)室中快速使用，以告知患者護(hù)理情況。

Hollon說：“它是如此之快，以至于我們可以直接從病人床邊對許多標(biāo)本進(jìn)行成像，并更好地判斷我們在切除腫瘤方面有多成功?！?/p>

密執(zhí)安醫(yī)療公司最近首次為SRH顯微鏡進(jìn)行商業(yè)技術(shù)采購。作為神經(jīng)外科和耳鼻喉科的一線診斷工具，外科醫(yī)生已經(jīng)在500多名患者身上使用了該成像儀，預(yù)計(jì)很快會有更多的專業(yè)領(lǐng)域開始使用。

霍隆說：“外科醫(yī)生和病理學(xué)家將決定他們是否可以使用SRH圖像進(jìn)行診斷，或者他們是否需要像以前一樣將更多的組織送到病理實(shí)驗(yàn)室?！?/p>

在另一項(xiàng)應(yīng)用中，作者希望SRH技術(shù)有朝一日能讓資源匱乏的醫(yī)院更容易與學(xué)術(shù)醫(yī)療中心的同事就疑難病例進(jìn)行咨詢。

數(shù)字協(xié)作輔助。

雖然有很多值得慶祝的事情，但腦外科醫(yī)生承認(rèn)，對于某些類型的腦癌患者(如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤)，結(jié)果仍然差得令人無法接受。研究人員表示，有必要在手術(shù)室做出可靠的決定，并在外科醫(yī)生和神經(jīng)病理學(xué)家之間建立牢固的伙伴關(guān)系，以取得最佳效果。

這就是人工智能的起源。

霍隆在415名患者的250萬張去識別圖像上訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)，這些圖像是通過受激拉曼組織學(xué)獲得的，并聚焦于更常見的腦腫瘤類型。

研究人員隨后測試了來自三個(gè)機(jī)構(gòu)的278名患者。他們從每個(gè)病人身上分離出一個(gè)樣本：一個(gè)樣本用典型的方法染色和處理，然后交給病理學(xué)家進(jìn)行診斷；其次，用SRH成像，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)診斷。

基于有線電視新聞網(wǎng)的方法實(shí)際上具有相當(dāng)?shù)脑\斷準(zhǔn)確性，與傳統(tǒng)組織學(xué)的93.9%相比，診斷準(zhǔn)確性為94.6%。

霍隆說：“我們正在改變腦腫瘤的診斷。”“這是一個(gè)高度標(biāo)準(zhǔn)化的工具，可以為大量腦腫瘤患者提供準(zhǔn)確的診斷?！?/p>

霍隆指出，CNN正確識別了病理學(xué)家的誤診，而病理學(xué)家正確識別了AI的誤診，說明兩種方法是合作的。

他說：“這是幫助病理學(xué)家和外科醫(yī)生在手術(shù)室做出重要決定的另一種方式，同時(shí)增加了確定性?！?/p>

研究人員還使用該系統(tǒng)幫助它學(xué)習(xí)罕見的診斷。

Hollon說，雖然密歇根醫(yī)學(xué)小組已經(jīng)在利用術(shù)中診斷，但在未來幾年中有可能在臨床實(shí)踐中使用CNN。

“我們的研究報(bào)告的結(jié)果代表了密歇根醫(yī)學(xué)公司歷時(shí)9年的旅程的高潮，該旅程旨在開發(fā)和實(shí)施更好的腦腫瘤手術(shù)方法-一種利用光學(xué)和人工智能決策的進(jìn)展-做出更安全，更有效的決策該文章的高級作者Orringer說。

這一切始于Orringer在密歇根大學(xué)(Michigan Medicine)從事神經(jīng)外科手術(shù)之初，進(jìn)行了關(guān)鍵工作以開發(fā)小鼠模型中的SRH，后來在密歇根醫(yī)學(xué)(Michigan Medicine)手術(shù)室使用了第一臺SRH成像儀。此后，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種SRH成像儀，該成像儀快速，移動(dòng)，用戶友好并已在FDA注冊。

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