人工智能技術(shù)為醫(yī)學(xué)影像“賦新”

賦予疾病診斷治療以現(xiàn)代力量，是醫(yī)療行業(yè)的古道新程。如今，新一代信息技術(shù)的疾速發(fā)展，無疑為二者融合按下了“加速鍵”。一段段代碼、一個(gè)個(gè)程序，讓尋醫(yī)問診這種極具煙火氣卻又攸關(guān)民生大問題的平常事搭上了信息產(chǎn)業(yè)革命的快速列車。而眼下，所有列車上的旅客，早已不再是單純的旁觀者，人人都可以也勢必成為操縱者，決定這趟列車的行駛方向。

“我們常講，數(shù)字醫(yī)療的技術(shù)革新其實(shí)就是要從實(shí)際應(yīng)用中來，只有開足馬力向著群眾的關(guān)注點(diǎn)去努力，方寸屏幕才能真正連接起廣闊天地?！睆V東省人民醫(yī)院研究員陸鋮說。他主要從事醫(yī)學(xué)圖像處理與分析、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、模式識別、數(shù)字圖像與視頻分析等方面研究，2022年入職廣東省人民醫(yī)院，進(jìn)入國家杰青劉再毅教授領(lǐng)導(dǎo)的廣東省醫(yī)學(xué)影像智能分析與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)研究工作，并任實(shí)驗(yàn)室副主任，負(fù)責(zé)數(shù)字病理平臺(tái)建設(shè)。數(shù)年如一日，陸鋮正做著這樣一件事：將自身所學(xué)的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到臨床的實(shí)際問題中去，使其潛移默化地影響業(yè)內(nèi)生態(tài)。

數(shù)字化生長

20世紀(jì)末，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)1.0時(shí)代的蒸蒸日上，“電子業(yè)”“計(jì)算機(jī)”“信息時(shí)代”一度成為迎千禧的新希望。但大部分人都沒有想到，2000年的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)的確顛覆，卻并非如眾人預(yù)想的那樣走入高光，反而倏然間走向至暗時(shí)刻——納斯達(dá)克用憑空蒸發(fā)的三分之二股市市值無情戳破了互聯(lián)網(wǎng)泡沫，宣告了“互聯(lián)網(wǎng)神話”的破滅。然而，資本狂歡的興奮劑失效，以及盲從市場的投資者的遇冷，卻令真正心中深植互聯(lián)網(wǎng)夢想的人在大浪淘沙中脫穎而出。陸鋮便是其中之一。

2002年入學(xué)，陸鋮與西北農(nóng)林科技大學(xué)（簡稱“西北農(nóng)科大”）結(jié)緣。自此，“誠樸勇毅”的校訓(xùn)被陸鋮深刻心中，并外化為一次次考試中的優(yōu)秀成績。也正是憑借這些，他獲得了本校的保送資格，從此在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)科研的道路上深深扎下了根。

碩士期間，借著學(xué)校在動(dòng)物科技領(lǐng)域頗具口碑與建樹的“東風(fēng)”，陸鋮開發(fā)出了一套自動(dòng)監(jiān)控及分析動(dòng)物行為的系統(tǒng)。彼時(shí)，有靈氣、有活力，更有實(shí)績的陸鋮懷抱著“利用自身所學(xué)做些什么更加有意義的事情”的積極心態(tài)，提前一年便完成了學(xué)業(yè)，并在老師和學(xué)長學(xué)姐的多方建議與個(gè)人努力下，于2008年獲得國家公派資格，赴加拿大阿爾伯塔大學(xué)（University of Alberta）電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院攻讀博士學(xué)位?！坝谖叶裕@是一次‘開眼看世界’的好機(jī)會(huì)，因?yàn)榘柌髮W(xué)是北美培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域人才的搖籃，曾經(jīng)驚艷世界的人工智能——阿爾法圍棋（AlphaGo）的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，多畢業(yè)于此?！?/p>

心有敬畏使陸鋮研精究微，雖然幾乎完全開放自由的學(xué)風(fēng)讓他有過無所適從的時(shí)刻，但他選擇用廣泛的閱讀、深入的思考來填補(bǔ)?！耙惨貏e感謝我的導(dǎo)師，同時(shí)也是數(shù)字信號與圖像處理及壓縮技術(shù)領(lǐng)域的知名專家麥瑞爾·曼達(dá)爾（Mrinal Mandal）教授，他不僅在醫(yī)學(xué)成像原理、計(jì)算機(jī)圖像處理和模式識別原理等專業(yè)層面上給予我指導(dǎo)，更給了我足夠的信任與空間。他可以因?yàn)橐黄遗既豢吹降膶W(xué)術(shù)論文，就去聯(lián)系他的醫(yī)生朋友為我提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！倍戜吙谥械摹耙黄撐摹?，指的是專門針對數(shù)字病理圖像處理和臨床結(jié)合的一篇綜述，在之后的學(xué)術(shù)道路上深深影響著他的航向。

那段時(shí)間，陸鋮頻繁前往阿爾伯塔大學(xué)醫(yī)院（University of Alberta Hospital），與病理醫(yī)生和專家交流學(xué)習(xí)，全面了解腫瘤學(xué)家和病理學(xué)家的診斷準(zhǔn)則和需求的過程讓他受益匪淺。由此，他不僅正式確立了與腫瘤病理圖像相關(guān)的研究道路，也在與不同學(xué)科的科學(xué)家共同科研協(xié)作的經(jīng)歷中，逐漸培養(yǎng)了溝通和寫作能力，為此后的醫(yī)工交叉研究奠定了全方位的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

高質(zhì)量發(fā)展

如果談及平凡生活中的不凡時(shí)刻，恐怕陸鋮永遠(yuǎn)無法忘記2015年一個(gè)看似平凡的傍晚。彼時(shí)，想要進(jìn)一步開闊科研視野的他對自己發(fā)出去的博士后申請郵件的回復(fù)速度沒抱有太高的期待?！拔耶?dāng)時(shí)申請的是美國院校，一般來講，時(shí)差決定了回復(fù)速度不會(huì)太快?！彼f。但出乎意料的是，正在曬衣服的他在十幾分鐘之內(nèi)接連收到了入職邀請郵件及兩通來自大洋彼岸的未接來電，而對方正是憑“一稿之力”為他確立科研方向的筆者——美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授、醫(yī)學(xué)圖像分析及應(yīng)用領(lǐng)域的國際知名專家阿南特·馬達(dá)布希（Anant Madabhushi）?！爱?dāng)時(shí)真的有點(diǎn)被欣喜沖昏頭腦，沒想到能和心中崇敬的學(xué)者有如此近距離交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。”所以，毫無猶豫，他便開始準(zhǔn)備、憧憬起再一次遠(yuǎn)赴海外的拓展旅程。

理想在心中的興奮難以言喻，卻可以在每一個(gè)周而復(fù)始的日子里折射出來。在由馬達(dá)布希教授領(lǐng)導(dǎo)的計(jì)算圖像與個(gè)性化診斷研究中心里，陸鋮筆耕不輟地度過了7年。其間他不僅針對傳統(tǒng)病理手工特征對腫瘤形態(tài)刻畫不全面的問題，從不同尺度上設(shè)計(jì)了病理圖像的新特征，為全面量化腫瘤形態(tài)提供新方法，還針對傳統(tǒng)腫瘤預(yù)后模型精度低和可解釋性不強(qiáng)的臨床挑戰(zhàn)，提出了病理-基因的聯(lián)合分析研究框架，構(gòu)建了基于數(shù)字病理人工智能的預(yù)后預(yù)測模型，為提高腫瘤預(yù)后預(yù)測效能提供了新工具。

更值得一提的是，因創(chuàng)新性工作成績受到專家高度認(rèn)可，陸鋮在2019年獲批美國國防部乳腺癌突破技術(shù)項(xiàng)目獎(jiǎng)資助，致力于以分子伴隨診斷工具評估罹患三陰性乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。影響是巨大的，因?yàn)楸藭r(shí)預(yù)計(jì)美國罹患侵襲性乳腺癌的女性將超過20萬名，同時(shí)責(zé)任與使命也是沉重的。幸而，陸鋮不負(fù)所望，用一套基于定量組織形態(tài)學(xué)的預(yù)測器交出高分答卷。“這是一種低成本、非組織破壞性的檢測方法，只需要回顧性收集治療患者的標(biāo)準(zhǔn)Hamp;E切片圖像即可。未來，希望能將經(jīng)過驗(yàn)證的模型整合到當(dāng)前的臨床實(shí)踐中，為三陰性乳腺癌患者的個(gè)性化治療規(guī)劃切實(shí)提供幫助?！倍@個(gè)“未來”，陸鋮沒有等到，因?yàn)椴痪弥?，他便回歸了祖國故土，正式加入廣東省人民醫(yī)院。

“科學(xué)無國界，但成果有、從業(yè)者有，我還是更希望將研究落在培育我的熱土上?！币?yàn)樾挠写四?，所以?dāng)國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、廣東省人民醫(yī)院放射科主任劉再毅教授將橄欖枝遞到陸鋮手中時(shí)，他滿懷感激并欣然答應(yīng)。“說來也巧，我與劉教授的交集也是因?yàn)橐黄撐模俏以?jīng)發(fā)表在《柳葉刀·數(shù)字健康》期刊上的，剛好契合他所領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃的一個(gè)重要方向，即肺癌的預(yù)后預(yù)測模型構(gòu)建。通過深入交流，我覺得廣東省人民醫(yī)院和劉主任領(lǐng)導(dǎo)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室能提供一個(gè)高度醫(yī)工結(jié)合的科研環(huán)境，再加上劉主任本人謙和開明的人格魅力，實(shí)在找不出什么拒絕的理由。”

于是，包容開放、務(wù)實(shí)創(chuàng)新的廣州最終被陸鋮確定為承載夢想、賡續(xù)研究的歸宿。如今，兩年過去，在醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)和劉教授等人的指導(dǎo)與幫助下，陸鋮建立起了一支小而精的科研團(tuán)隊(duì)。此外，基于團(tuán)隊(duì)的精誠合作，立足于以AI醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)為核心的多學(xué)科交叉平臺(tái)，陸鋮相繼申請了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目及海外優(yōu)青項(xiàng)目。前者針對口腔癌預(yù)后差的挑戰(zhàn)，利用人工智能技術(shù)基于多模態(tài)影像數(shù)據(jù)構(gòu)建精準(zhǔn)預(yù)后預(yù)測模型；后者則重點(diǎn)關(guān)注肝細(xì)胞癌，嘗試解決數(shù)字病理人工智能從形態(tài)學(xué)可解釋性跨越到生物學(xué)可解釋性難題。

對于未來，陸鋮也已基本布局完畢，“我認(rèn)為在數(shù)字病理臨床應(yīng)用的建設(shè)過程中，圖像的標(biāo)準(zhǔn)化、存儲(chǔ)及傳輸?shù)妮p量化和應(yīng)用場景的專業(yè)化等一系列問題還大有可為”。而一切對未來的想象都折射出當(dāng)下的情景——奮楫逐浪天地寬，今天的他依然樂此不疲地奮戰(zhàn)在實(shí)驗(yàn)室里，用智慧澆灌夢想，用實(shí)踐磨礪本領(lǐng)，在智慧醫(yī)療發(fā)展的澎湃浪潮中書寫著自己的奮斗篇章。

專家簡介

陸鋮，研究員，國家高層次引進(jìn)人才（海外），博士生導(dǎo)師，主要從事精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、組織病理學(xué)醫(yī)學(xué)圖像處理與分析、模式識別、數(shù)字與視頻圖像分析等方面的研究。2022年，陸鋮入職廣東省人民醫(yī)院，進(jìn)入國家杰青劉再毅教授領(lǐng)導(dǎo)的廣東省醫(yī)學(xué)影像智能分析與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)研究工作，任實(shí)驗(yàn)室副主任，負(fù)責(zé)數(shù)字病理平臺(tái)建設(shè)。主持過廣東省人民醫(yī)院（廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）引進(jìn)人才配套科研項(xiàng)目等重大課題。