昨天,浙江省肿瘤医院联合阿里巴巴达摩院召开发布会,发布全球首个胃癌影像筛查AI模型DAMO GRAPE。
这一突破性进展意味着今后只需通过平扫CT影像就能实现胃癌筛查,就像目前常规的肺结节筛查一样便捷。
这是全球首次实现利用平扫CT影像识别早期胃癌病灶,使基于影像的胃癌筛查成为可能,相关成果已发表于国际顶级期刊《自然·医学》(Nature Medicine)。
CT+AI可以筛查胃癌
结果立等可取
潮新闻·钱江晚报记者在浙江省肿瘤医院见证了“平扫CT+AI”的胃癌筛查新模式:患者先做腹部平扫CT检查,AI模型对该检查结果进行筛查,几分钟内,系统界面上就显示出筛查结果,绿色表示患者没胃癌,红色标识则是有胃癌风险,还能自动分割出胃部结构(轮廓),并在怀疑有癌变区域用红色高亮显示(如增厚的胃壁)。
此外,系统会给出一个胃癌风险概率值,目前设定的阈值是50%,高于此值为高危,需进一步做胃镜检查,进行排查。
这个筛查结果可谓是“立等可取”,无创、便捷。
据了解,DAMO GRAPE模型对胃癌高危人群的初筛检出率达24.5%,且检出病例中约40%为无症状胃癌患者。
值得一提的是,这个CT检查对患者几乎没有任何准备要求:检查前不需要空腹,也不需要大量喝水等。
20%早诊率的背后
胃癌早筛早诊的困境
据国家癌症中心统计,我国每年新发胃癌约36万例,死亡26万例,死亡人数在所有恶性肿瘤中位列第三。
浙江省肿瘤医院党委书记程向东教授解释,早期胃癌的五年生存率可以达到90%,晚期胃癌只有不到15%,“但在临床中,胃癌的早诊率只有20%多。”这导致胃癌晚期患者多,五年生存率低。
程向东以日韩两国为例,这两个国家的胃癌发病率也很高,但是两国早诊率达70%,五年生存率接近70%。
胃镜虽是胃癌早筛的金标准,但我国面临两大现实困境:一是人口基数大,胃镜检查率不到30%,“一些偏远地区,可能很多人一辈子都没有做过胃镜检查。”程向东说,“二是医疗机构的内镜检查水平参差不齐,影响筛查结果。”
目前,胃癌高危人群主要采用问卷调查,“这种方法的胃癌检出率只有1.16%。”程向东说,业内一直在探索新方法,比如液体活检,抽一滴血查肿瘤等,“这是一种基于基因、蛋白层面的检测手段,成本高,检出的敏感性低,在临床中很难作为标准筛查方法进行推广。”
在此背景下,胃癌影像筛查AI模型的意义就凸显出来了。
用CT给空腔脏器做早筛
一度被认为是“天方夜谭”
程向东认为,理想的胃癌筛查方法要成本低、检出率高、可及性强,最好能“无痛无创、不打针、不吃药,甚至不需要做检查前的准备”,才能提高普通人的依从性。
基于此,“平扫CT+AI”的模式就展现出突破性的优势。虽然平扫CT在临床中被广泛应用,但是并不用在胃癌筛查上。
“这是因为胃、肠等都是空腔脏器。像胃部会有食物,有时处于收缩不舒展状态,平扫CT很难看清全貌。腹部检查中只会在特殊条件下,用增强CT来做相关诊断。”程向东说,业内曾认为用它筛查胃癌是“天方夜谭”。
“多年来,我们医疗AI团队利用AI超越肉眼分辨极限的优势,寻找难以用平扫CT识别的病变,此前已经成功解决早期胰腺癌筛查难题。”达摩院资深算法专家张灵非常有信心。
程向东坦言,2024年合作初期,医院团队曾持怀疑态度:“胰腺和肝脏一样,都是实质性脏器,在我们医生看来,通过CT发现胰腺肿瘤和用CT做空腔脏器的检查是两个概念,难度完全不同。但我们觉得仍可以尝试这一全新方向。”
胃癌高危人群浓缩到6%
检出效率提高20倍
在程向东的支持下,联合团队构建了全球规模最大的胃癌平扫CT影像多中心数据集,联动全国20个中心近10万人次的腹部平扫CT影像数据。AI模型通过大数据学习,团队克服了胃部形态多变、内容物干扰等难题,成功识别出CT影像中的胃癌特征。
“初步实践中,我们用1.8万份多中心的回顾性影像数据进行外部验证,发现中晚期胃癌的检出基本不漏诊,更早期胃癌的检出率大约是50%~60%。”程向东解释,联合团队模拟了社区筛查场景,将筛查的胃癌高危人群从25%浓缩到约6%,其中24.5%的人最终确诊为胃癌,效率相比传统问卷量表筛查方法提高了约20倍。
目前,DAMO GRAPE的敏感性(高危胃癌群体中确诊的患者数量)和特异性(非高危胃癌群体中确诊的患者数量)分别达到85.1%和96.8%,相比起人类放射科医生分别提升21.8%和14.0%。
“平扫CT+AI方式并非取代胃镜,而是可以筛出需要做胃镜的高危人群。”程向东说。
45岁的李先生(化名)在2024年4月时被确诊胃癌T4期(局部晚期),研究团队在用DAMO GRAPE模型分析他此前的腹部平扫CT时发现,2023年10月,李先生的胃部就有异常,并被AI标注为早期胃癌。
“但当时他没有任何不适感。”浙江省肿瘤医院胃外科博士胡灿说,“李先生之后接受了全胃切除术,如果早筛时就发现并治疗,预后可能更好。”
《“健康中国2030”规划纲要》中提及,2030年,所有肿瘤的五年生存率要提高15%。
“路径是新药、新的治疗手段以及新设备的研发,这些确实能给患者有很大的提升,但非常困难。最关键的路径还是关口前移,早筛早诊早治。”程向东说,“若干年后,胃癌的早诊率能提高到30%或者40%,那我国的胃癌整体治疗效果就会非常明显。”
或将改变全球胃癌筛查模式
有望一次CT筛查多种癌症
筛查者不需要做任何准备,一张平扫CT和一个模型就能判断出是胃癌高危还是低危人群。作为胃外科领域的专家,程向东觉得这是重大医学突破,“它可能会改变我国乃至全球的胃癌筛查模式。”
这样的模型要如何应用呢?
“它可以搭建在医疗机构的信息系统内进行机会筛查。”程向东介绍,患者到医院只要做了胸部或腹部CT,平扫到胃部的,就可以完成识别。
此外,现在很多基层医院都实现了低剂量胸部平扫CT筛查肺结节,可以把胃的筛查覆盖进去,既不会增加过多的负担,成本也较低。
“我们已经在全国布局了30多个中心,接下来希望能有更广的覆盖面。我完全相信这个模型能够为一些肿瘤高发区域或者人口特别多、经济条件不好的国家和地区,提供更大帮助。”程向东有更大的想象空间,“我们正在开发同时筛查多种腹部肿瘤(如胰腺癌、结直肠癌等)的模型,目标是实现‘一次腹部平扫CT,筛查多种癌症 ’,提升我国胃癌乃至其他癌症的防治水平。”