由于新系統的集成，神經(jīng)外科醫生如今可以使手術(shù)室對患者的腦腫瘤診斷比以往任何時(shí)候都更有信心，這將使他們能夠近乎實(shí)時(shí)地快速查看診斷組織和腫瘤邊緣。
密歇根醫學(xué)的外科醫生說(shuō)，隨著(zhù)努力將深度學(xué)習和計算機視覺(jué)結合起來(lái)以加快整個(gè)過(guò)程的速度，準確性和精度也只會(huì )不斷提高。在手術(shù)室里，更快也意味著(zhù)更實(shí)惠。
密歇根醫學(xué)(Michigan Medicine)的首席神經(jīng)外科住院醫師Todd Hollon醫學(xué)博士 在《自然醫學(xué)》(Nature Medicine)的新出版物中 描述了一種 分為兩部分的方法來(lái)提高術(shù)中診斷的準確性和效率。
Hollon與NYU Langone Health神經(jīng)外科副教授Daniel Orringer醫師及其同事報告了密西根醫學(xué)公司開(kāi)發(fā)的一種名為“刺激拉曼組織學(xué)(SRH)”的技術(shù)的最新應用，該技術(shù)可在以下位置快速生成腫瘤組織圖像：床頭。這意味著(zhù)神經(jīng)病理學(xué)家無(wú)需病理實(shí)驗室即可查看圖像，從而消除了傳統處理，染色和解釋所需的漫長(cháng)等待時(shí)間。
研究人員還使用一種稱(chēng)為深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的人工智能算法來(lái)學(xué)習10種最常見(jiàn)類(lèi)型的腦癌的特征并預測診斷。外科醫生可在數分鐘內在床邊獲得診斷預測，其準確性與傳統方法相當。
該出版物的主要作者霍隆說(shuō)：“這是評估手術(shù)室中人工智能使用情況的第一項前瞻性試驗。” “我們已經(jīng)執行了基于A(yíng)I的工作流程的臨床翻譯。”
診斷無(wú)延遲
因腦腫瘤手術(shù)而住院的患者通常并不確切地知道自己患有哪種腫瘤，只需要進(jìn)行手術(shù)即可。整個(gè)OR小組在獲取并處理了要實(shí)際交付給專(zhuān)家神經(jīng)病理學(xué)家的標本之后，也必須等待答案。在收到病理學(xué)家的反饋之前，外科醫生無(wú)法確定如何處理病例。
Hollon說(shuō)：“涉及的時(shí)間太長(cháng)了。”
但是，當圖像是數字圖像并且在幾分鐘內出現時(shí)，可以在手術(shù)室中快速使用它來(lái)告知患者護理情況。
Hollon說(shuō)：“它是如此之快，以至于我們可以從患者床旁直接對許多標本進(jìn)行成像，并更好地判斷我們在切除腫瘤方面取得了多大的成功。”
密歇根醫學(xué)最近對用于SRH顯微鏡的技術(shù)進(jìn)行了首次商業(yè)購買(mǎi)。作為神經(jīng)外科和耳鼻喉科的一線(xiàn)診斷工具，外科醫生已經(jīng)在500多名患者上使用了該成像儀，預計不久將有更多的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始使用它們。
Hollon說(shuō)：“外科醫生和病理學(xué)家會(huì )決定他們是否可以使用SRH圖像進(jìn)行診斷，或者是否需要像以往一樣將更多組織發(fā)送到病理實(shí)驗室。”
在另一種用途中，作者希望SRH技術(shù)有一天可以使資源貧乏的醫院輕松地與學(xué)術(shù)醫療中心的同事就疑難病例進(jìn)行咨詢(xún)。
數字協(xié)作輔助
盡管還有很多值得慶賀的事情，但腦外科醫師承認，對于某些類(lèi)型的腦癌患者(例如成膠質(zhì)細胞瘤)而言，結果仍然差得令人無(wú)法接受。研究人員說(shuō)，必須在手術(shù)室中做出可靠的決策，并在外科醫生和神經(jīng)病理學(xué)家之間建立牢固的伙伴關(guān)系，以取得最佳結果。
那就是人工智能的來(lái)歷。
Hollon在來(lái)自415位患者的250萬(wàn)張去識別圖像上訓練了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(CNN)，這些圖像是通過(guò)刺激的拉曼組織學(xué)方法獲得的，并專(zhuān)注于更常見(jiàn)的腦腫瘤類(lèi)型。
研究人員隨后對來(lái)自三個(gè)機構的278名患者進(jìn)行了測試。他們從每位患者身上分離出一個(gè)樣本：一個(gè)樣本以典型的方式進(jìn)行染色和處理，然后交付病理醫生進(jìn)行診斷;第二，用SRH成像并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )評估診斷。
基于CNN的方法實(shí)際上具有可比的診斷準確性，與傳統組織學(xué)的93.9%相比，為94.6%。
Hollon說(shuō)：“我們正在改變腦部腫瘤的診斷方法。” “這是一個(gè)高度標準化的工具，可以為大量腦腫瘤患者提供準確的診斷。”
Hollon指出，CNN正確識別了病理學(xué)家的誤診，而病理學(xué)家正確地識別了AI的誤診，表明這兩種方法是協(xié)同的。
他說(shuō)：“這是幫助病理學(xué)家和外科醫生在手術(shù)室做出重要決定的同時(shí)增加確定性的另一種方式。”
研究人員還使用該系統來(lái)幫助它學(xué)習罕見(jiàn)的診斷。
Hollon說(shuō)，雖然密歇根醫學(xué)小組已經(jīng)在利用術(shù)中診斷，但在未來(lái)幾年中有可能在臨床實(shí)踐中使用CNN。
“我們的研究報告的結果代表了密歇根醫學(xué)公司歷時(shí)9年的旅程的高潮，該旅程旨在開(kāi)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(shuō)。
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(kāi)發(fā)小鼠模型中的SRH，后來(lái)在密歇根醫學(xué)(Michigan Medicine)手術(shù)室使用了第一臺SRH成像儀。此后，該團隊開(kāi)發(fā)了一種SRH成像儀，該成像儀快速，移動(dòng)，用戶(hù)友好并已在FDA注冊。