病人的肖像与头巾触摸她的脸放射治疗后

人工智能可以启动癌症患者的早期放射治疗

图片来源:Katarzyna Bialasiewicz - Dreamstime

人工智能(AI)有朝一日可能被用来帮助癌症患者更快地开始放射治疗,从而通过将复杂的临床数据立即转化为最佳的治疗方案,降低癌症扩散的几率。

通常情况下,癌症患者必须等待几天到一个多星期才能开始治疗,而医生则手动制定治疗计划。然而,德克萨斯大学(UT)西南医学中心的一项新研究表明,增强的深度学习模型能够将这一过程简化到几分之一秒。

德克萨斯大学西南医学人工智能与自动化(MAIA)实验室主任Steve Jiang说:“其中一些患者需要立即进行放射治疗,但医生往往不得不告诉他们回家等待。”“近实时地实现最佳治疗计划非常重要,也是我们使用人工智能改善癌症护理各个方面的更广泛使命的一部分。”

放射治疗是最常见的癌症治疗形式,它利用高辐射束摧毁癌细胞并缩小肿瘤。之前的研究表明,即使推迟一周,某些癌症复发或扩散的几率也会增加12% - 14%。

林慕涵博士(左)正在向蒋博士咨询由人工智能开发的放射治疗计划。蒋博士的团队训练了四个深度学习模型,以立即生成剂量计划,并缩短患者在开始放射治疗前必须等待的时间

林慕涵博士(左)正在向蒋博士咨询由人工智能开发的放射治疗计划。蒋博士的团队训练了四个深度学习模型,以立即生成剂量计划,并缩短患者在开始放射治疗前必须等待的时间

图片来源:UTSW

这些统计数据促使Jiang和他的团队探索使用人工智能的方法,以改善放射治疗的多个方面——从治疗开始前所需的初始剂量计划到随着计划进展而发生的剂量重新计算。这些剂量计划也可能有助于避免治疗中潜在的重大延误。

蒋说,制定一个复杂的治疗方案可能是一个耗时而繁琐的过程,涉及到对患者成像数据的仔细审查和医疗团队内部几个阶段的反馈。

然而,MAIA实验室关于剂量预测的一项新研究发表在医学物理年代已经证明人工智能能够在收到患者临床数据后的百分之五秒内制定出最佳治疗方案。

科学家训练人工智能即时生成3D效果图,展示如何最好地为癌症患者提供放射治疗。这项技术可以让患者更快地开始治疗,从而降低癌症扩散的几率

科学家训练人工智能即时生成3D效果图,展示如何最好地为癌症患者提供放射治疗。这项技术可以让患者更快地开始治疗,从而降低癌症扩散的几率

图片来源:UTSW

Jiang和他的团队的第二项研究也发表在医学物理学,展示了人工智能如何在每次放射治疗前快速准确地重新计算剂量,考虑到患者的解剖结构自上次治疗以来可能发生的变化。该研究还发现,常规的、精确的重新计算有时需要患者等待10分钟或更长时间,此外还需要在每次会议前进行解剖成像。

为了克服这一挑战,Jiang的团队开发了一种AI算法,该算法结合了之前用于剂量计算的两种传统模型:一种简单、快速但缺乏准确性的模型,另一种复杂的模型准确但需要更长的时间,通常在半小时左右。

基于70名前列腺癌患者的数据,新开发的人工智能评估了模型之间的差异,并学会了如何利用速度和准确性在一秒钟内生成计算。

德克萨斯大学西南分校计划在实现患者界面后,在临床护理中使用新的人工智能功能。与此同时,MAIA实验室目前正在为其他几个目的开发深度学习工具。这些技术包括增强的医学成像和图像处理、自动化医疗程序以及改进的疾病诊断和治疗结果预测。

在年初,一个自然一项研究发现,在基于筛查性乳房x光片检测乳腺癌方面,人工智能程序被证明与放射科专家一样有效,并有望减少错误。

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