中國科學院蘇州醫工所提出進展期胃癌新輔助化療療效預測新方法

近日，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所高欣團隊聯合山西省腫瘤醫院，首次提出了一種基于人工智能的進展期胃癌新輔助化療療效預測方法。相關成果發表于Gastric Cancer。

胃癌是一種起源于胃黏膜上皮的常見惡性腫瘤，其早期癥狀隱匿且無特異性，常與胃炎、胃潰瘍等慢性疾病癥狀類似，極易被忽略，致使80%-90%胃癌患者初診時已屬進展期。目前，進展期胃癌患者的主要治療手段是外科手術，但其預后不佳，5年生存率僅為30%。

近年來，新輔助化療在改善進展期胃癌患者預后方面取得了一定效果，為廣大外科醫生和患者所接受。然而，仍有約30%進展期胃癌患者無法從新輔助化療中獲益，卻要承受疾病進展風險、額外身體損傷及高額治療費用。術后組織病理學檢查雖是新輔助化療療效評估的金標準，但明顯滯后，不具備臨床治療方案優化的指導價值。因此，治療前精準識別進展期胃癌新輔助化療抵抗至關重要。

▲圖1 進展期胃癌新輔助化療療效預測新方法流程

高欣團隊通過ResNet-50神經網絡架構，自動挖掘腫瘤影像高維特征，同時借助多通道圖像輸入策略，深度融合腫瘤影像空間特征，并利用腫瘤邊界信息引導網絡重點關注病灶區域，最終構建一種端到端的進展期胃癌新輔助化療療效預測模型（圖1）。該研究使用3家醫院的633例進展期胃癌患者CT影像數據進行模型訓練與驗證。

結果表明，所構建的模型精度高且泛化性強，在內外部測試集上預測精度均大于0.75，是目前報道中性能最佳的端到端式進展期胃癌新輔助化療療效預測模型。此外，為了進一步直觀展現該模型的可解釋性，團隊通過可視化方法量化腫瘤影像與化療抵抗間的對應關系。腫瘤內部模型激活區域并不均勻，為揭示腫瘤異質性與化療抵抗間的隱含關聯提供了借鑒思路（圖2）。

▲圖2 進展期胃癌新輔助化療療效預測模型可視化圖例

該研究工作得到國家自然科學基金委員會等機構的資助。