3
背景—智能医疗是国际学术前沿热点
2016 2017 2017
Google 北卡罗来纳大学
斯坦福大学
人工智能糖网病 诊 断精度可用于 临床
人工智能可精确诊 断自闭症谱系障碍
人工智能皮肤癌诊 断精度达专家水平
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背景—智能医疗是医学转化的战略高地
2014 2015 2016
Microsoft IBM
Yanqi Huang, et al, Journal of Clinical Oncology, 2016, 34(18):2157. SCI IF(2015): 20.98
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智能诊断(3/3)—皮肤癌类别精准诊断(1/2)
临床 皮肤癌发病率高，确诊依赖 问题 于皮肤镜分析和病理学检验
临床 近13万张皮肤疾病照片，2 大数据 千张病理证实数据用于验证
临床 术前结直肠癌淋巴结转移难 问题 以诊断，术中采用盲目切除
临床 500余例临床病理、影像数 数据 据完整的结直肠癌患者数据
智能 选择关键影像特征结合临床 方法 病理信息建立诺莫预测模型
应用 将结直肠癌淋巴结清扫的假 效果 阳性率从70%降低到<30%
广东省人民医院、中科院自动所合作预测结直肠癌淋巴结转移
临床辅 助决策
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报告内容 智能医疗研究背景 智能医疗研究内容 智能医疗未来方向
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影像组学研究内容
肿瘤大数据 智能诊断
肿瘤 治疗 效果 评估
典型 临床 应用
影像 组学
肿瘤预后 生存期预测
精准肿瘤 分割标注
核心 关键 技术
海量 特征 提取 筛选
人工智能 模型构建
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影像组学典型临床应用概述
9
影像组学概念
影像组学结合医学影像、基因和临床大数据，利用人 工智能方法挖掘肿瘤信息，实现临床辅助决策
概念提出
概念完善
临床应用
EJC 2012, 48: 441-446 MRI 2012, 30(9): 1234. Nat. Comm. 2014, 5: 4006
医疗影 像数据
定量特 征提取
人工智 能模型
Google
利用Intelligence Engine 剖析健康数据，为患者就 诊和意外急诊做准备
分析医学文献和病患诊疗 记录，为患者提供高质量、 循证型个体化的诊疗方案
建立健康风险警告系统， 借助移动终端推送健康风 险警告，并及时通知医生
5
背景—现在是发展智能医疗最佳时机
传统医疗
人 脑
小 数 据
细胞表达生 物分子异常
开始 增殖
前癌 病变
1~3年
新陈代谢异常 5mm 器官结构异常
1kg左 右肿瘤
时
形成
出现
死间
癌灶
病状 转移
亡
基因技术 检测早期 基因异常
？ 人工智能
医疗 大数 据 影像组
传统成像技术难以实 现早期微小肿瘤成像
学
影像组学融合临床、基因和影像大数据信息，基
于人工智能技术为实现精准诊断提供新机遇
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智能诊断(3/3)—皮肤癌类别精准诊断(2/2)
数据 标定
临床医生诊断 + 病理证实
临床 问题
粗分类
肿瘤良恶性
细分类
黑色素瘤筛查
智能 方法
迁移学习：Google’s Inception v3 CNN
(经128万张自然图像进行训练)
深度学习网络模型能够有效分类皮肤癌，对临 床上最关键的黑色素瘤诊断达到专家水平
Nature Communications 2014
Clinical Cancer Research 2016 14
智能诊断(1/3)—胶质母细胞瘤亚型诊断
临床 术前胶质母细胞瘤瘤亚型分 问题 型缺少必要的诊断方法
临床 265例基因、影像数据完整 数据 的多中心脑胶质瘤患者数据
智能 提取388个影像特征进行聚 方法 类分析，并与基因信息关联
Esteva A, et al, Nature, 2017, 542(7639): 115-118. SCI IF(2015): 38.138
18
智能评估(1/2)—直肠癌新辅助放化疗效果评估
基于人工智能和医疗大数 据的影像组学及临床应用
1
报告内容 智能医疗研究背景 智能医疗研究内容 智能医疗未来方向
2
背景—智能医疗是国家重大战略发展需求
2017年7月20日，中共中央国务院办公厅印发 《新一代人工智能发展规划》
规划指出：研发人机协同临床智能诊疗方案，实 现智能影像识别、病理分型和智能多学科会诊。
应用 影像组学特征能区分GBM亚 效果 型，并指导靶向治疗
美国斯坦福大学利用多中心数据研究脑胶质瘤影像与基因关联关系
Haruka et al, Science Translational Medicine, 2015, 7:303. SCI IF(2015): 16.264 15
智能诊断(2/3)-术前结直肠癌淋巴结转移诊断
智能医疗
计 算 机
大 智能 影 像 组学 医疗大数据
智能诊断 疗效评估 预后预测
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智能医疗小结
满足国家 战略需求
瞄准国际 学术前沿
智能 医疗
抢占医学 转化高地
抓紧最佳 发展时机
针对国家重大战略发展需求，顺应国际人工智能发展趋势 创新智能医疗核心关键技术，驱动重大疾病临床诊疗发展
智能 构建迁移学习神经网络模型， 方法 用于皮肤疾病自动分类
应用 皮肤癌良恶性分类及黑色素 效果 瘤识别达到临床诊断水平
斯坦福大学使用人工智能方法将皮肤癌精准诊断推向日常
Esteva A, et al, Nature, 2017, 542(7639): 115-118. SCI IF(2015): 38.138
影像组学
智能诊断
智能评估
肿瘤 病理 智能 分型
癌症 转移 智能 诊断
新 辅助 疗效 评估
抗 血管 疗效 评估
智能预测
智能 预测 患者 生存
智能 预测 患者 预后
Journal of Clinical Oncology 2016 Science Translational Medicine 2015
Clinical Cancer Research 2016 Clinical Cancer Research 2017
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癌症诊疗面临重大挑战
五年生存率 %
美国NIH 癌症大数据显示 52年间癌症5年生存率无实质性进展
N=2,060,388
Data from National Cancer Institute of NIH (2016)
8
影像组学为癌症精准诊疗提供新机遇
肿 瘤 大
基因 异常
小
正 基因 常 异常
5~20年