早期診斷一直是阿茲海默病領(lǐng)域的一大難點(diǎn)。近日，來(lái)自加州大學(xué)舊金山分校的研究人員利用常用的腦部掃描技術(shù)開(kāi)發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可提早6年做出阿茲海默病診斷，為提早進(jìn)行疾病干預(yù)帶來(lái)了新的希望。
▲阿茲海默病患者腦部的PET掃描影像（圖片來(lái)源：National Institute on Aging）
阿茲海默病是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，患有阿茲海默病的患者會(huì)出現(xiàn)記憶障礙、失語(yǔ)等癥狀，其病情會(huì)逐步加重，且無(wú)法逆轉(zhuǎn)。盡管目前尚未有可以治愈阿茲海默病的方法，近年來(lái)已有數(shù)款新藥被用于延緩病情惡化。能越早對(duì)患者進(jìn)行干預(yù)，治療的效果就越好。
而目前診斷阿茲海默病的困難在于：以現(xiàn)有的診斷標(biāo)準(zhǔn)，確診時(shí)患者的神經(jīng)細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了大量不可逆的死亡。此時(shí)才開(kāi)始治療，收效不甚理想。
令人欣慰的是，加州大學(xué)舊金山分校放射科住院醫(yī)師Jae Ho Sohn博士所領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究將機(jī)器學(xué)習(xí)算法和正子斷層照影（PET）相結(jié)合，能將診斷阿茲海默病的時(shí)間提早約6年零4個(gè)月。這項(xiàng)研究發(fā)表于近日出版的《Radiology》中。
正子斷層照影（PET）技術(shù)可以檢測(cè)大腦內(nèi)特定分子的含量，如葡萄糖。作為為細(xì)胞提供能量的物質(zhì)，大腦內(nèi)葡萄糖的含量可以指示出腦細(xì)胞的活躍程度。對(duì)于早期阿茲海默病的患者，因?yàn)槟X細(xì)胞逐步死亡，對(duì)應(yīng)區(qū)域的葡萄糖含量也會(huì)逐步降低，直至完全消失。
▲阿茲海默病通常發(fā)病于65歲以后（圖片來(lái)源：Pixabay）
研究人員利用PET掃描，測(cè)定大腦（特別是額葉和頂葉）中葡萄糖水平的下降，就能發(fā)現(xiàn)早期的阿茲海默病?？墒?，由于PET影像中的差異十分細(xì)微，肉眼無(wú)法分辨并作出判斷。此時(shí)，深度學(xué)習(xí)就可以充分發(fā)揮它的長(zhǎng)處，代替醫(yī)生分析PET掃描的影像結(jié)果。
研究人員將來(lái)自阿茲海默病神經(jīng)成像計(jì)劃（ADNI）中PET影像的公共數(shù)據(jù)用作機(jī)器學(xué)習(xí)的資料，其中包括了已確診為阿茲海默病、輕度認(rèn)知功能障礙和健康受試者的PET掃描影像。
經(jīng)過(guò)1921例影像的訓(xùn)練，機(jī)器學(xué)習(xí)算法已經(jīng)可以非常準(zhǔn)確地通過(guò)PET掃描影像判斷阿茲海默病的存在。在測(cè)試中，研究者使用了另外188例來(lái)自ADNI的影像，和40例來(lái)自加州大學(xué)舊金山分校記憶與老齡化中心的影像。機(jī)器學(xué)習(xí)算法的診斷準(zhǔn)確率分別高達(dá)92%和98%。更令人驚訝的是，機(jī)器學(xué)習(xí)算法的診斷，比現(xiàn)有的診斷方法提早了75.8個(gè)月（相當(dāng)于約6年零4個(gè)月）。
PET掃描在臨床中普遍和CT掃描結(jié)合使用，且成本低廉。由于PET掃描設(shè)備普遍應(yīng)用在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，這種診斷方法更易大范圍推廣。在較為早期的階段開(kāi)始用藥治療，也可以較好地抑制病情的惡化程度，造福于患者。
在大腦神經(jīng)領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)具備很多放射科醫(yī)生難以實(shí)現(xiàn)的功能，特別是在辨別全局性、細(xì)微性的影像變化上。這項(xiàng)研究的主導(dǎo)人Sohn博士表示，接下來(lái)會(huì)進(jìn)一步驗(yàn)證和校準(zhǔn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，讓其具備診斷更多病患的能力。
參考資料：
[1] Artificial intelligence can detect alzheimer’s disease in brain scans six years before a diagnosis. Retrieved Jan 7, 2019, from https://www.ucsf.edu/news/2018/12/412946/artificial-intelligence-can-detect-alzheimers-disease-brain-scans-six-years
