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人工智能将成女性疾病最大克星

人工智能将成女性疾病最大克星

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巴黎圣路易医院进行乳房活检,研究人员将核磁共振数据与算法结合,预测乳腺癌的生长和治疗结果 | 摄影:GARO,国家地理地图集

AI技术是女性疾病未来的克星。‍‍
纪录片《人世间2》中,上海女博士闫宏微罹患三阴性乳腺癌晚期——是乳腺癌中最凶险的一种,内分泌治疗、靶向治疗对这种癌症都不管用,想要治疗只有化疗一条路。
一年52个星期,闫宏微36个星期都在化疗。铂类、紫杉、三滨、蒽环……常用的化疗药,全都用过了一遍,结果无效。
她无奈赴美寻求MD安德森肿瘤医院(世界顶级肿瘤医院)的治疗方案,采用内地还没上市的靶向药物——帕博西尼,平均一粒1400元。
在尝试各种方案后,肿瘤依然没有停止生长,最后遗憾离世。

MD安德森肿瘤医院 | Becker's Hospital Review

如果科学家能在第一时间锁定最佳治疗方案,会不会为癌症治疗赢得一线生机?‍‍‍‍‍‍
现在,AI技术正在对妊娠并发症、子宫内膜异位症、孕产妇死亡率、乳腺癌、宫颈癌以及其他女性疾病提供一种全新的治疗思路。

AI治疗乳腺癌

圣路易斯华盛顿大学(Washington University)妇女健康工程中心(Center for Women‘s Health Engineering)主任米歇尔·奥扬(Michelle Oyen)利用人工智能来有效地治疗局部晚期乳腺癌(LABC)——这种癌症已经扩散到腋窝淋巴结。

医学在传统治疗中,主要采用试错法(类似闫宏微的治疗方式),因为乳腺癌的许多亚型在每个患者身上都是独一无二的。

这与其他科学形成了鲜明对比,“当我们想把一颗卫星送入轨道时,我们不会发射100颗卫星,希望其中一颗落在正确的轨道上,”他说。

物理学家和工程师会设计出完美的数学方程,将卫星送到指定地点,医学为什么不能?

德克萨斯大学奥斯汀分校( University of Texas at Austin)奥登研究所计算肿瘤学中心(Center for Computational Oncology)主任Tom Yankeelov试图开发出计算LABC患者个体化方案的数学方程。
他们推导出了四个微分方程来计算每个肿瘤的生长和对治疗的反应。方程试图算出影响肿瘤进展的四个因素——肿瘤细胞如何迁移、如何增殖,如何与周围组织相互作用,以及对早期治疗的反应。
然后,超级计算机利用从乳房磁共振成像(MRI)中采集的数据,为不同患者解出这四个方程。

Yankeelov对56名患有三阴性乳腺癌的女性进行了研究,发现计算机解出这些方程式后,有89%的概率可以得知标准的治疗方案对该患者是否有效

2023年2月20日,匈牙利凯斯克梅特县医院的人工智能软件显示了乳房X光照片中可能出现的异常,减少了医生凭借经验判断的失误 | 摄影:AKOS STILLER, THE NEW YORK TIMES

AI让分娩更安全
宫缩是临床上孕妇产检的一项重要监测指标,宫缩的状况好坏能直接影响胎心的活动及分娩。
目前,医生使用一种叫做产力计的压力敏感装置来监测宫缩,它可以观测子宫收缩的长度、频率和强度。
但是,圣路易斯华盛顿大学( Washington University in St. Louis.)的副教授王勇(Yong Wang)说,为了更好了解早产时子宫内发生了什么,还需要更详细的信息。

他的团队创造了一种独特的检测设备——子宫肌电成像系统——它被放置在腹部,包含250个电极,每秒记录50万比特的数据,计算机将数据转换成子宫动态可视图像。

王设想在未来,所有患者的分娩过程都以这种方式被跟踪,快速生成实时图像,供医疗从业者在屏幕上观看。该装置也被用于研究妊娠以外的子宫状况,包括生育能力、痛经和子宫内膜异位等

Michelle Oyen团队也致力于了解怀孕,她专注研究胎盘——为胎儿提供营养和氧气。她说,对于人类生存如此重要的东西,人们所知甚少。当胎盘出现问题时,产科医生只能选择剖腹产。

Oyen依靠人工智能学习来创建胎盘的动态计算模型,这些模型有望帮助科学家理解胎盘。比如妊娠并发症子痫前期(preeclampsia)——一种已知胎盘在其中起作用的疾病,可危及生命。‍‍

Oyen还通过数字技术探测胎儿所在的羊水。全世界大约有3%的妇女在生产中会出现羊水提前破裂,造成胎儿死亡。人工智能模拟子宫,可以在小问题变成灾难之前进行修复。

电影《黑豹2》中女主利用AI大模型模拟人体寻找最佳医疗方案 | 豆瓣

AI不能代替医生‍‍‍‍

Tom Yankeelov说,AI除了从个别患者中提取信息,以做出个性化的评估或预测外,还可以采集并分析大数据,得出广泛的结论。

但AI并不是医生,无法直接参与医疗。

哈佛大学T.H. Chan公共卫生学院研究员Zachary Ward的一项关于200个国家女性分娩死亡的研究,基于全球可获得数据,他的团队采集超过400,000个医疗、社会、经济和其他参数,计算了可能导致孕妇死亡的潜在干预措施。

他表示,在10年前,这样的研究根本无法推进。现在有了超级计算机,只用了一年就处理了所有数据。Ward团队能够快速识别出那些可能产生最大影响的措施。

例如,在世界许多地方,提高分娩设施的质量、培训医疗工作者以及鼓励更多妇女到医院分娩,可以降低死亡率。
类似的结论也出现在减少全球宫颈癌死亡的大模型中。科学家发现,如果不增加化疗药物、训练有素的肿瘤学家和放射治疗的能力,即使有了AI也不会有任何助力效果
解决全球女性疾病的道路有无数条,AI是否开辟了一条真正的“罗马大道”?

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撰文:MERYL DAVIDS LANDAU
编译:Arvin
编辑:Arvin
版式设计:李雨嫣

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