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人工智能在转移性皮肤黑色素瘤精准医疗中的最新进展

期刊:DiagnosticsDOI:10.3390/diagnostics13223483

本文档属于类型b,即一篇综述文章。以下是对该文档的详细介绍:

作者及机构
本文由Hayley Higgins等人撰写,作者来自多个机构,包括Touro College of Osteopathic Medicine、American University of the Caribbean School of Medicine、Campbell University School of Osteopathic Medicine、Shahid Beheshti University of Medical Sciences等。文章于2023年11月20日发表在期刊《Diagnostics》上,题为《Recent Advances in the Field of Artificial Intelligence for Precision Medicine in Patients with a Diagnosis of Metastatic Cutaneous Melanoma》。

主题
文章综述了人工智能(AI)在转移性皮肤黑色素瘤(Metastatic Cutaneous Melanoma)精准医学中的最新进展,探讨了AI在医学影像分析中的应用,特别是在检测、诊断、分期、治疗规划、治疗反应评估、毒性评估和监测等方面的潜力。

主要观点及论据
1. AI在医学影像中的应用
文章指出,标准医学影像技术(如CT、MRI和PET)在转移性皮肤黑色素瘤的管理中起着关键作用。AI技术(如放射组学(Radiomics)、机器学习(Machine Learning)和深度学习(Deep Learning))通过从医学影像中提取肿瘤体积、异质性和形状等信息,为癌症生物学提供了新的见解。这些信息可以帮助临床医生优化治疗方案,改善患者护理。AI在影像分析中的应用包括自动检测病变、提高诊断准确性、优化治疗规划和预测治疗反应等。

  1. AI在黑色素瘤检测与诊断中的应用
    传统的黑色素瘤检测和诊断依赖于皮肤镜检查和活检。近年来,AI技术在皮肤癌检测中的应用逐渐增多。国际皮肤影像协作组织(International Skin Imaging Collaboration)收集了大量皮肤影像数据,用于开发AI算法。研究表明,AI算法在诊断黑色素瘤样皮肤病变时的准确性甚至超过了皮肤科医生。例如,一项研究发现,机器学习算法的诊断准确率比皮肤科医生高出2.01个正确诊断。此外,AI还可以通过靶向分子影像(如FAP-targeted PET和PD-L1-targeted PET)提高黑色素瘤的早期诊断。

  2. AI在黑色素瘤分期中的应用
    医学影像在黑色素瘤的分期中至关重要,目前主要采用TNM分期系统。AI可以通过分析影像数据,提供更精确的分期信息。例如,18F-FDG PET/CT在初始分期中显示出高诊断性能,能够准确检测淋巴结转移。此外,AI还可以通过分析肿瘤的分子特征和影像特征,探索肿瘤的复杂结构,从而为分期提供新的生物标志物。

  3. AI在黑色素瘤预后评估中的应用
    AI在黑色素瘤预后评估中的应用也显示出巨大潜力。通过分析组织学影像,AI可以预测患者的无病生存期和远处转移复发率。例如,一项研究使用卷积神经网络(CNN)分析了108名患者的数字切片,预测了24个月内的远处转移复发,AUC(Area Under the Curve)达到了0.91。此外,AI还可以结合TNM分期系统,纳入其他预后因素(如年龄、性别、循环肿瘤DNA等),进一步提高预后评估的准确性。

  4. AI在黑色素瘤治疗规划与治疗反应评估中的应用
    AI在黑色素瘤治疗规划中的应用主要体现在优化治疗策略和预测治疗反应。例如,AI可以通过分析影像数据,帮助临床医生选择最有效的治疗方案,并预测患者的治疗反应。一项研究发现,基于CT的放射组学特征可以预测黑色素瘤患者接受免疫治疗后的总体生存率,AUC达到了0.92。此外,AI还可以通过分析肿瘤的免疫微环境,识别治疗耐药机制,从而指导个性化治疗。

  5. AI在黑色素瘤治疗毒性评估中的应用
    免疫治疗在黑色素瘤治疗中显示出显著效果,但也可能引发免疫相关不良事件(Immune-Related Adverse Events, IRAEs)。AI可以通过分析影像数据,识别这些不良事件并评估其与治疗反应的关系。例如,18F-FDG PET可以在临床症状出现之前检测到IRAEs。此外,AI还可以通过分析肿瘤的代谢活性,预测患者的治疗毒性风险。

  6. AI在黑色素瘤监测中的应用
    影像监测在黑色素瘤的早期复发和远处转移检测中至关重要。AI可以通过分析影像数据,提高监测的准确性。例如,PET/CT在远处转移监测中的敏感性为65%,特异性为99%。AI还可以通过分析影像特征,预测患者的复发风险,从而指导监测策略。

文章的意义与价值
本文综述了AI在转移性皮肤黑色素瘤精准医学中的最新进展,展示了AI在医学影像分析中的广泛应用潜力。通过从影像中提取定量特征,AI可以为黑色素瘤的检测、诊断、分期、治疗规划和预后评估提供新的工具和方法。尽管AI在临床应用中仍面临一些挑战(如模型过拟合和欠规范化),但其在提高诊断准确性、优化治疗方案和改善患者预后方面的潜力不可忽视。本文为未来的研究和临床实践提供了重要的参考,推动了AI在黑色素瘤精准医学中的应用。

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