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人工智能技术为医学影像“赋新”

来源:  发布时间:2025-02-25

——记广东省人民医院研究员陆铖 

郑 心  张锦玉  

  

  赋予疾病诊断治疗以现代力量,是医疗行业的古道新程。如今,新一代信息技术的疾速发展,无疑为二者融合按下了“加速键”。一段段代码、一个个程序,让寻医问诊这种极具烟火气却又攸关民生大问题的平常事搭上了信息产业革命的快速列车。而眼下,所有列车上的旅客,早已不再是单纯的旁观者,人人都可以也势必成为操纵者,决定这趟列车的行驶方向。

  “我们常讲,数字医疗的技术革新其实就是要从实际应用中来,只有开足马力向着群众的关注点去努力,方寸屏幕才能真正连接起广阔天地。”广东省人民医院研究员陆铖说。他主要从事医学图像处理与分析、精准医学、模式识别、数字图像与视频分析等方面研究,2022年入职广东省人民医院,进入国家杰青刘再毅教授领导的广东省医学影像智能分析与应用重点实验室进行科学研究工作,并任实验室副主任,负责数字病理平台建设。数年如一日,陆铖正做着这样一件事:将自身所学的计算机技术应用到临床的实际问题中去,使其潜移默化地影响业内生态。


数字化生长

  20世纪末,因为互联网1.0时代的蒸蒸日上,“电子业”“计算机”“信息时代”一度成为迎千禧的新希望。但大部分人都没有想到,2000年的互联网业的确颠覆,却并非如众人预想的那样走入高光,反而倏然间走向至暗时刻——纳斯达克用凭空蒸发的三分之二股市市值无情戳破了互联网泡沫,宣告了“互联网神话”的破灭。然而,资本狂欢的兴奋剂失效,以及盲从市场的投资者的遇冷,却令真正心中深植互联网梦想的人在大浪淘沙中脱颖而出。陆铖便是其中之一。

  2002年入学,陆铖与西北农林科技大学(简称“西北农科大”)结缘。自此,“诚朴勇毅”的校训被陆铖深刻心中,并外化为一次次考试中的优秀成绩。也正是凭借这些,他获得了本校的保送资格,从此在计算机科学与技术科研的道路上深深扎下了根。

  硕士期间,借着学校在动物科技领域颇具口碑与建树的“东风”,陆铖开发出了一套自动监控及分析动物行为的系统。彼时,有灵气、有活力,更有实绩的陆铖怀抱着“利用自身所学做些什么更加有意义的事情”的积极心态,提前一年便完成了学业,并在老师和学长学姐的多方建议与个人努力下,于2008年获得国家公派资格,赴加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)电子与计算机工程学院攻读博士学位。“于我而言,这是一次‘开眼看世界’的好机会,因为阿尔伯塔大学是北美培养计算机科学领域人才的摇篮,曾经惊艳世界的人工智能——阿尔法围棋(AlphaGo)的核心研发团队,多毕业于此。”

  心有敬畏使陆铖研精究微,虽然几乎完全开放自由的学风让他有过无所适从的时刻,但他选择用广泛的阅读、深入的思考来填补。“也要特别感谢我的导师,同时也是数字信号与图像处理及压缩技术领域的知名专家麦瑞尔·曼达尔(Mrinal Mandal)教授,他不仅在医学成像原理、计算机图像处理和模式识别原理等专业层面上给予我指导,更给了我足够的信任与空间。他可以因为一篇我偶然看到的学术论文,就去联系他的医生朋友为我提供实验数据。”而陆铖口中的“一篇论文”,指的是专门针对数字病理图像处理和临床结合的一篇综述,在之后的学术道路上深深影响着他的航向。

  那段时间,陆铖频繁前往阿尔伯塔大学医院(University of Alberta Hospital),与病理医生和专家交流学习,全面了解肿瘤学家和病理学家的诊断准则和需求的过程让他受益匪浅。由此,他不仅正式确立了与肿瘤病理图像相关的研究道路,也在与不同学科的科学家共同科研协作的经历中,逐渐培养了沟通和写作能力,为此后的医工交叉研究奠定了全方位的坚实基础。


高质量发展

  如果谈及平凡生活中的不凡时刻,恐怕陆铖永远无法忘记2015年一个看似平凡的傍晚。彼时,想要进一步开阔科研视野的他对自己发出去的博士后申请邮件的回复速度没抱有太高的期待。“我当时申请的是美国院校,一般来讲,时差决定了回复速度不会太快。”他说。但出乎意料的是,正在晒衣服的他在十几分钟之内接连收到了入职邀请邮件及两通来自大洋彼岸的未接来电,而对方正是凭“一稿之力”为他确立科研方向的笔者——美国凯斯西储大学生物医学工程学院教授、医学图像分析及应用领域的国际知名专家阿南特·马达布希(Anant Madabhushi)。“当时真的有点被欣喜冲昏头脑,没想到能和心中崇敬的学者有如此近距离交流学习的机会。”所以,毫无犹豫,他便开始准备、憧憬起再一次远赴海外的拓展旅程。

  理想在心中的兴奋难以言喻,却可以在每一个周而复始的日子里折射出来。在由马达布希教授领导的计算图像与个性化诊断研究中心里,陆铖笔耕不辍地度过了7年。其间他不仅针对传统病理手工特征对肿瘤形态刻画不全面的问题,从不同尺度上设计了病理图像的新特征,为全面量化肿瘤形态提供新方法,还针对传统肿瘤预后模型精度低和可解释性不强的临床挑战,提出了病理-基因的联合分析研究框架,构建了基于数字病理人工智能的预后预测模型,为提高肿瘤预后预测效能提供了新工具。

  更值得一提的是,因创新性工作成绩受到专家高度认可,陆铖在2019年获批美国国防部乳腺癌突破技术项目奖资助,致力于以分子伴随诊断工具评估罹患三阴性乳腺癌的风险。影响是巨大的,因为彼时预计美国罹患侵袭性乳腺癌的女性将超过20万名,同时责任与使命也是沉重的。幸而,陆铖不负所望,用一套基于定量组织形态学的预测器交出高分答卷。“这是一种低成本、非组织破坏性的检测方法,只需要回顾性收集治疗患者的标准H&E切片图像即可。未来,希望能将经过验证的模型整合到当前的临床实践中,为三阴性乳腺癌患者的个性化治疗规划切实提供帮助。”而这个“未来”,陆铖没有等到,因为不久之后,他便回归了祖国故土,正式加入广东省人民医院。

  “科学无国界,但成果有、从业者有,我还是更希望将研究落在培育我的热土上。”因为心有此念,所以当国家杰出青年科学基金获得者、广东省人民医院放射科主任刘再毅教授将橄榄枝递到陆铖手中时,他满怀感激并欣然答应。“说来也巧,我与刘教授的交集也是因为一篇论文,是我曾经发表在《柳叶刀·数字健康》期刊上的,刚好契合他所领导的实验室规划的一个重要方向,即肺癌的预后预测模型构建。通过深入交流,我觉得广东省人民医院和刘主任领导的重点实验室能提供一个高度医工结合的科研环境,再加上刘主任本人谦和开明的人格魅力,实在找不出什么拒绝的理由。”

  于是,包容开放、务实创新的广州最终被陆铖确定为承载梦想、赓续研究的归宿。如今,两年过去,在医院领导和刘教授等人的指导与帮助下,陆铖建立起了一支小而精的科研团队。此外,基于团队的精诚合作,立足于以AI医学影像大数据为核心的多学科交叉平台,陆铖相继申请了国家自然科学基金面上项目及海外优青项目。前者针对口腔癌预后差的挑战,利用人工智能技术基于多模态影像数据构建精准预后预测模型;后者则重点关注肝细胞癌,尝试解决数字病理人工智能从形态学可解释性跨越到生物学可解释性难题。

  对于未来,陆铖也已基本布局完毕,“我认为在数字病理临床应用的建设过程中,图像的标准化、存储及传输的轻量化和应用场景的专业化等一系列问题还大有可为”。而一切对未来的想象都折射出当下的情景——奋楫逐浪天地宽,今天的他依然乐此不疲地奋战在实验室里,用智慧浇灌梦想,用实践磨砺本领,在智慧医疗发展的澎湃浪潮中书写着自己的奋斗篇章。

  

专家简介

  陆铖,研究员,国家高层次引进人才(海外),博士生导师,主要从事精准医学、组织病理学医学图像处理与分析、模式识别、数字与视频图像分析等方面的研究。2022年,陆铖入职广东省人民医院,进入国家杰青刘再毅教授领导的广东省医学影像智能分析与应用重点实验室进行科学研究工作,任实验室副主任,负责数字病理平台建设。主持过广东省人民医院(广东省医学科学院)引进人才配套科研项目等重大课题。

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2025年2月

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