《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計(jì) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 剖析肺癌早期診斷,詳解AI與液體活檢形態(tài)

剖析肺癌早期診斷,詳解AI與液體活檢形態(tài)

2017-06-11
關(guān)鍵詞: 液體活檢 早期診斷 肺癌

635b8137cf2b94d0feaf8dcf0de11154.jpg

  在醫(yī)享網(wǎng)肺癌圈論壇上看到過這樣一個(gè)故事——《一個(gè)肺癌患者從發(fā)病到最后的自述》,。故事講述了主人公王麗(化名)從肺癌病發(fā)到治療的過程,。

  王麗是一名大四的女學(xué)生,,在廣州某醫(yī)院實(shí)習(xí)的時(shí)候被診斷出肺癌,。然而,,她的確診之路十分漫長(zhǎng),。從剛開始的刺激性咳嗽被當(dāng)成肺炎治療,,到后續(xù)服用各種藥物都未見好轉(zhuǎn),,雖然醫(yī)生一直沒有排除肺癌,,但是卻沒有確診。一拖再拖,,等到三個(gè)月后確診肺癌時(shí),,她的癌細(xì)胞已經(jīng)擴(kuò)散,,最后經(jīng)過治療還是離開了人世。

  在中國(guó)每年新增的73萬肺癌患者中,,王麗只是冰山一角,。但是對(duì)于她的家人和她自己來說,她就是全部,。從開始發(fā)病到最后的確診,,王麗用了三個(gè)月才確診病情,這件事情一直被網(wǎng)友詬病,。然而,,肺癌的確診真的那么難嗎?

  傳統(tǒng)方法只能診斷中晚期肺癌

  隨著霧霾加劇,吸煙人數(shù)增加,,以及工作,、生活環(huán)境中的某些化學(xué)物質(zhì)影響,肺癌已成為對(duì)人群健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一,。根據(jù)國(guó)家計(jì)生委的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,,目前我國(guó)的肺癌發(fā)病率以每年26.9%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)第三次居民死亡調(diào)查原因調(diào)查結(jié)果顯示,,肺癌死亡率在過去三十年間上升了465%,。

  肺癌對(duì)民眾健康有如此大的威脅,但是醫(yī)院里的11種肺癌主流診斷方式只能診斷出肺癌中晚期病人,。

  肺癌的11種主流診斷方式:

  1,、胸部X線檢查:是診斷肺癌的一個(gè)重要手段,可通過透視或正側(cè)位X線胸片發(fā)現(xiàn)肺部陰影;

  2,、胸部CT:可以較早發(fā)現(xiàn)和清楚顯示在肺門,、肺內(nèi)及縱隔內(nèi)病變的大小、形狀和累積范圍,,有助于診斷肺癌是否能切除;

  3,、磁共振顯像(MRI):確定肺癌侵潤(rùn)范圍、分期和對(duì)手術(shù)切除可能性的判斷;

  4,、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層現(xiàn)象(PET):有助于鑒別腫瘤的良,、惡性;

  5、痰細(xì)胞檢查:通過痰檢可使部分肺癌病人獲得確診,,同時(shí)可判斷肺癌的組織學(xué)類型,,但要連續(xù)檢查4到6次才能獲得結(jié)果;

  6、纖維支氣管鏡檢查:可以獲取病理學(xué)診斷,,對(duì)確定病變范圍,、明確手術(shù)方式有幫助;

  7、數(shù)字減影血管造影:可以了解肺門有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤侵犯支氣管壁的程度,,明確肺葉陰影中有無具體病變;

  8,、經(jīng)皮肺穿刺活檢:適用于痰細(xì)胞學(xué)和支氣管鏡檢查無法獲得陽性結(jié)果,,肺內(nèi)病灶較小的外圍性腫塊以及新的外圍性肺部病變,生長(zhǎng)史不明確的病變,,肺內(nèi)多結(jié)節(jié)病變,具有不能治愈傾向的病人,,不需切除的病變;

  9,、縱隔鏡檢查:有利于腫瘤的診斷及TNM分期;

  10、胸腔鏡檢查:主要用于確定胸腔積液或胸膜腫塊的性質(zhì);

  11,、血清腫瘤標(biāo)志物檢測(cè):通過對(duì)病變分泌入血的特有物質(zhì)檢測(cè)來間接判斷惡性病灶的存在,。

  早期甚至中期肺癌通常都沒有癥狀,直到疾病發(fā)展到晚期,、不可治愈的階段才會(huì)出現(xiàn)明顯的癥狀,,肺癌一旦有癥狀表現(xiàn)出來就是中晚期。即使患者在中晚期去醫(yī)院進(jìn)行檢查,,也可能會(huì)由于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)不足,、疲勞度、圖像質(zhì)量等問題出現(xiàn)誤診,、漏診的情況,。

  因此,通過研發(fā)新技術(shù)進(jìn)行肺癌的早期篩查與診斷為實(shí)現(xiàn)肺癌早診早治,,減少漏診,、提供了新的可能。通過市場(chǎng)觀察,,我們發(fā)現(xiàn)人工智能,、液體活檢等新技術(shù)在肺癌的早診早治方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)步。

  另外,,我國(guó)45歲以上中老齡群體約5億人,,假設(shè)滲透率3%,如果最終腫瘤早篩診斷產(chǎn)品終端價(jià)格是3000塊錢的水平,,那么市場(chǎng)規(guī)模就是450億左右,。為此,動(dòng)脈網(wǎng)盤點(diǎn)了肺癌領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)公司,,帶大家了解一下國(guó)內(nèi)外的情況,。

  人工智能輔助肺癌診斷

  早期肺癌多表現(xiàn)為肺部結(jié)節(jié),它們尺寸小,、對(duì)比度低,、形狀異質(zhì)化高,醫(yī)生通常是通過病人的CT圖像等放射影像檢查肺部是否存在結(jié)節(jié),,篩查工作大多是由影像科專家人工讀片完成,。但是每位被檢者的胸腔CT圖像有200多張左右,,精細(xì)級(jí)的掃描甚至多達(dá)600張,醫(yī)生要想完成這些工作需要大量的時(shí)間,。

  另外在診斷過程中,,醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)、疲勞度都會(huì)影響肺結(jié)節(jié)檢出,,出現(xiàn)漏診,、誤診的情況。人工智能作為一個(gè)不會(huì)疲勞的 “醫(yī)生助手”,,可以幫助醫(yī)生將結(jié)節(jié)識(shí)別出來,,未來結(jié)合病理的研究也可以判斷結(jié)節(jié)的良、惡性,。

  國(guó)內(nèi)人工智能醫(yī)學(xué)影像公司中,,60%以上涉及肺癌診斷

0c41596a1d81c02519ba3fdae75f0d98.jpg

  在動(dòng)脈網(wǎng)搜集的20家國(guó)內(nèi)人工智能醫(yī)學(xué)影像公司中,有12家與肺癌的診斷有關(guān),,占比在60%,,其他的幾家公司目前專注于乳腺癌影像、甲狀腺癌影像,、眼底影像等醫(yī)療影像的研究,。另外,由于目前公司在對(duì)外宣傳的時(shí)候很多表述是輔助診斷“腫瘤”,,并未注明診斷哪些癌種,,實(shí)際情況要比60%多。

  國(guó)內(nèi)人工智能技術(shù)雖然還處在初期階段,,但是人工智能利用CT圖像等放射影像,,在肺結(jié)節(jié)識(shí)別方面的技術(shù)相對(duì)來說比較成熟,很多公司比如推想科技,、依圖科技等公司的產(chǎn)品已經(jīng)在臨床上取得應(yīng)用,,據(jù)動(dòng)脈網(wǎng)了解浙江省人民醫(yī)院、上海長(zhǎng)征醫(yī)院,、北京協(xié)和醫(yī)院,、湘雅醫(yī)院等都在用AI產(chǎn)品。

  目前AI產(chǎn)品對(duì)于肺結(jié)節(jié)的識(shí)別檢出準(zhǔn)確率在90%左右(每個(gè)公司的情況不一樣,,但是只要是報(bào)道出來的,,都聲稱AI產(chǎn)品的水平高于醫(yī)生平均水平。),,但是醫(yī)學(xué)人工智能對(duì)于肺結(jié)節(jié)良,、惡性的判斷還處于研發(fā)階段,最終診斷結(jié)果需要醫(yī)生結(jié)合臨床來做決定,。

  除了利用CT圖像等放射影像進(jìn)行肺癌的輔助診斷,、篩查,,也有公司利用病理圖片和大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行輔助診斷和篩查,例如,,DeepCare就是利用病理圖像,,幫助醫(yī)生輔助診斷肺癌,但是這個(gè)技術(shù)還在研發(fā)中,。先前,,公司將這一技術(shù)先應(yīng)用在了乳腺癌,目前準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到92.5%,。

  點(diǎn)內(nèi)肺常好則是利用大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行肺癌的早期診斷,公司整合目前國(guó)際上主流的肺癌風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型,,結(jié)合人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),,在國(guó)內(nèi)20000例肺癌病例的驗(yàn)證下,優(yōu)化并形成適合中國(guó)人使用的肺癌智能篩查引擎“肺常好”,。目前點(diǎn)內(nèi)生物已經(jīng)和上海楊浦區(qū)合作,,對(duì)全區(qū)居民進(jìn)行肺癌篩查。

  國(guó)外AI醫(yī)學(xué)影像公司中,,報(bào)道顯示涉及肺癌診斷的不足10%

  國(guó)外的人工智能醫(yī)療影像公司,,與國(guó)內(nèi)大多從事放射影像研究不同,他們?cè)诜派溆跋窈筒±碛跋穸加猩孀?。其研究覆蓋眼科疾病,、甲狀腺癌、乳腺癌,、心臟,、痤瘡、慢阻肺等多種疾病,。而不像國(guó)內(nèi)那樣對(duì)肺癌,、甲狀腺癌“情有獨(dú)鐘”。

  針對(duì)海外相關(guān)企業(yè),,動(dòng)脈網(wǎng)一共搜集了125家醫(yī)療人工智能創(chuàng)業(yè)公司(傳統(tǒng)的CAD企業(yè)未納入其中),,從事醫(yī)學(xué)影像診斷有28家,其中業(yè)務(wù)明確涉及肺癌診斷的只有3家——VoxelCloud,、Enlitic和Imagia,。

  VoxelCloud(體素科技)致力于提供基于深度學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)和個(gè)性化的醫(yī)療診斷服務(wù),總部位于美國(guó)洛杉磯,,聯(lián)合創(chuàng)始人是華人丁曉偉,。目前公司的業(yè)務(wù)已經(jīng)覆蓋早期肺癌、糖尿病視網(wǎng)膜病變,、心血管疾病,、肝臟病變等幾個(gè)疾病的篩查和診斷,,并根據(jù)相應(yīng)的臨床需求提供端到端的解決方案。公司已于2017年初完成由紅杉資本領(lǐng)投的千萬美金A輪融資,。

  在公開的LIDC肺癌篩查數(shù)據(jù)集中,,Enlitic的技術(shù)比放射科醫(yī)師專家更準(zhǔn)確地判斷胸部CT圖像的結(jié)節(jié)惡性程度,Enlitic的技術(shù)可以以毫秒為單位解讀醫(yī)學(xué)圖像,, 比平均放射科醫(yī)師快10,000倍,。

  Imagia具體地將X射線,核磁共振,,CT掃描等影像分割為很小的像素,。逐一分析小像素的特點(diǎn)并進(jìn)行歸類,利用深度學(xué)習(xí)技術(shù),,將對(duì)單一圖像進(jìn)行分析,,最終給出判斷。

  不可否認(rèn),,國(guó)內(nèi)外這個(gè)數(shù)據(jù)的差異一方面是統(tǒng)計(jì)上的不變?cè)斐傻?,在目前的?bào)道中,有小部分國(guó)外公司表示可以診斷癌癥,,但是沒有注明具體的癌種,。國(guó)內(nèi)這些企業(yè)動(dòng)脈網(wǎng)是逐個(gè)確認(rèn)的,但是國(guó)外的企業(yè)只能從官網(wǎng)上或者報(bào)道中找尋蛛絲馬跡,。

  另外一個(gè)原因可能是國(guó)外的影像醫(yī)生沒有中國(guó)三甲醫(yī)院醫(yī)生負(fù)責(zé)的病患多,,他們有足夠多的時(shí)間為肺癌患者讀片。乳腺癌,、甲狀腺癌等疾病的篩查是全民性質(zhì)的,,需要耗費(fèi)大量工作,所以創(chuàng)業(yè)公司根據(jù)市場(chǎng)需求,,將切入點(diǎn)放在了乳腺癌等疾病,。

  值得一提的是,國(guó)內(nèi)外這些利用人工智能從事肺癌輔助診斷的產(chǎn)品,,目前都沒有拿到CFDA或FDA的認(rèn)證,,根據(jù)動(dòng)脈網(wǎng)了解的情況,中國(guó)有些企業(yè)預(yù)計(jì)在今年年底內(nèi)可以拿到認(rèn)證,。

  由于AI和機(jī)器學(xué)習(xí)具有自我改進(jìn)的特質(zhì),,產(chǎn)品功能和安全性會(huì)在使用和運(yùn)行中不斷自我完善,因此AI醫(yī)療產(chǎn)品的審批速度非常慢,。為此,,美國(guó)FDA組建了一個(gè)專門致力于數(shù)字化醫(yī)療和AI技術(shù)審評(píng)的新部門,加快AI產(chǎn)品的審批速度。

  液體活檢輔助肺癌早期診斷

  前文說到肺癌早期無癥狀,,用“痰細(xì)胞檢查+胸片CT”也很難診斷,。因此,發(fā)現(xiàn)一種新技術(shù)將肺癌扼殺在搖籃里是科研人員一直努力的方向,。

  CTC(循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè))技術(shù)的出現(xiàn)為癌癥的早期發(fā)現(xiàn)提供了可能,,這項(xiàng)技術(shù)100多年前就出來了,但是當(dāng)時(shí)細(xì)胞檢測(cè)水平不足,,所以并沒有推廣,,直到液體活檢技術(shù)的出現(xiàn)。

  液體活檢是指一種非侵入式的血液檢測(cè),,能監(jiān)測(cè)腫瘤或轉(zhuǎn)移灶釋放到血液的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)和循環(huán)腫瘤DNA(ctDNA),。

  液體活檢作為一種新技術(shù),主要臨床應(yīng)用方向集中在癌癥的早期篩查,、快速療效評(píng)估,、癌癥轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、腫瘤藥物靶點(diǎn)及耐藥性研究等領(lǐng)域,。在2015 年,“液態(tài)活檢”被權(quán)威科技媒體《麻省理工評(píng)論》評(píng)為十大科技突破,。

  “液態(tài)活檢”只需抽血就可以實(shí)現(xiàn)組織活檢的檢測(cè)目的,,直接避免了許多穿刺術(shù)中會(huì)面臨的各種問題,更不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槠茐慕M織帶來的并發(fā)癥,,還能根據(jù)治療進(jìn)展實(shí)時(shí)抽血監(jiān)測(cè)治療效果,,目前已進(jìn)入臨床應(yīng)用。

  根據(jù)HSMAP液體活檢臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,,液體活檢臨床實(shí)驗(yàn)的適應(yīng)癥廣泛共有20種,,排名前三的分別為腫瘤、肌肉骨骼系統(tǒng)和結(jié)締組織疾病及某些傳染病和寄生蟲病,。2016年針對(duì)腫瘤的臨床案例高達(dá)243例,,占所有適應(yīng)癥的77%。常見腫瘤均可用液體活檢技術(shù)進(jìn)行診斷與監(jiān)測(cè),,所以肺癌檢測(cè)不成問題,。

  國(guó)內(nèi)肺癌的液體活檢市場(chǎng)規(guī)模在34億人民幣

  從臨床2000多例試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí),CTC聯(lián)合胸部CT可將疑似肺癌的肺部小結(jié)節(jié)患者的診斷特異性提高至95%左右,,而單純依靠胸部CT診斷早期肺癌的特異性僅為65%,。

  2016年8月,F(xiàn)MI發(fā)布了《全球業(yè)態(tài)活檢市場(chǎng)報(bào)告》,,報(bào)告指出,,未來十年,液態(tài)活檢市場(chǎng)預(yù)計(jì)以21.7%的年復(fù)合率增長(zhǎng),,至2026年底整個(gè)市場(chǎng)將達(dá)到289.37億美元,。

  國(guó)信證券研報(bào)提出,,國(guó)內(nèi)液體活檢市場(chǎng)規(guī)模在200億元左右。

  他們是這樣估算的,,我國(guó)2015年約有429.2萬癌癥新發(fā)病例,,假設(shè)每個(gè)患者一年平均進(jìn)行4次檢測(cè),可預(yù)計(jì)我國(guó)液態(tài)活檢的市場(chǎng)容量為500萬(目標(biāo)患者)×50%(滲透率)×2000(終端價(jià)格)×4(年檢測(cè)次數(shù))=200億元,。(備注:CellSearch醫(yī)院終端每個(gè) CTC 檢測(cè)價(jià)格為 4000元-5000元,,隨著未來越來越多二代CTC與ctDNA技術(shù)的介入,檢測(cè)的終端價(jià)格有望降為2000元,。)

  在數(shù)據(jù)中,,2015年的肺癌新增患者為73.3萬人,占新增癌癥患者的比例為17.07%,,以此估算出國(guó)內(nèi)肺癌的液體活檢市場(chǎng)規(guī)模在34億元人民幣左右,。

9459efc381d21bfbbbcf7088144e296f.jpg

  c9b7e65f736068f6864336db1eb9f2f5.jpg

  國(guó)外液體活檢公司盤點(diǎn)

  從發(fā)展進(jìn)程上來看,國(guó)外的CTC 檢測(cè)公司獨(dú)立研發(fā)的檢測(cè)平臺(tái)或儀器有一部分進(jìn)入了市場(chǎng),,例如:羅氏cobas? EGFR Mutation Test v2獲FDA認(rèn)證,,可用于肺癌等其他腫瘤的檢測(cè)。

  Pathway Genomics液體活檢CancerIntercept?產(chǎn)品,,售價(jià)299美元,,可以檢測(cè)肺癌、乳腺癌,、卵巢癌,、結(jié)腸直腸癌和黑素瘤。

  國(guó)內(nèi)的公司獨(dú)立研發(fā)的CTC 檢測(cè)儀器,、試劑的公司也不少,,也有公司在進(jìn)行技術(shù)的研發(fā)。如友芝友醫(yī)療的CTCBIOPSY?是國(guó)內(nèi)首臺(tái)CFDA批準(zhǔn)CTC捕獲設(shè)備;格諾生物的葉酸受體陽性CTC檢測(cè)試劑盒獲得CFDA認(rèn)證;北京中科納泰與中科院國(guó)家納米科學(xué)中心共同開發(fā)的高靈敏度多肽納米磁珠捕獲和分離CTC 技術(shù);華得森CytoSorter循環(huán)稀有細(xì)胞分選儀,。

  但需要說明的是,,國(guó)內(nèi)企業(yè)的大多數(shù)技術(shù)和產(chǎn)品是由外國(guó)公司提供,如賽特生物的CTC 相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品均由 Cytelligen 公司從美國(guó)直接提供,,又如萊爾生物,、華得森本身就是中外合資公司。

  就準(zhǔn)確性而言,,國(guó)內(nèi)企業(yè)友芝友的設(shè)備和格諾生物的檢測(cè)試劑盒都獲得了CFDA認(rèn)證,,表明它們的準(zhǔn)確性達(dá)到了醫(yī)療級(jí)。

  最后,,不得不強(qiáng)調(diào),,中國(guó)肺癌狀況十分嚴(yán)峻,早診早治是提高肺癌患者生存的關(guān)鍵。雖然人工智能和液體活檢為肺癌早篩和診斷提供了新的技術(shù)支持,,但是在審批,、定價(jià)方面還存在一些挑戰(zhàn)。畢竟這些東西史無前例,,大家還在摸著石頭過河,。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn),。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:[email protected],。