作為腫瘤第二大治療手段，放療需要精確的腫瘤、器官勾畫、計劃設(shè)計與質(zhì)量控制。結(jié)構(gòu)勾畫、計劃設(shè)計與質(zhì)量控制是決定放療療效的最重要因素，也是工作人員投入時間精力最多的環(huán)節(jié)。目前這些工作主要為手動完成，耗時費力，不同人員勾畫和計劃結(jié)果差異很大。質(zhì)量控制需要進(jìn)行復(fù)雜的測量和計算，需要昂貴的設(shè)備，出現(xiàn)差異很難查找原因。這些問題會導(dǎo)致腫瘤不能控制及正常器官出現(xiàn)嚴(yán)重的副反應(yīng)。目前的自動勾畫多為基于CT值等影像特征參數(shù)閾值的方法，或基于圖譜的方法。對影像特征參數(shù)差異小的結(jié)構(gòu)邊界勾畫誤差大；很難找到與待勾畫結(jié)構(gòu)患者相同的圖譜，基于圖譜自動勾畫及形變配準(zhǔn)修正效果差。目前有單獨進(jìn)行結(jié)構(gòu)勾畫、計劃設(shè)計與質(zhì)量控制的研究，多數(shù)為針對危及器官勾畫和劑量體積直方圖或劑量分布預(yù)測，不能進(jìn)行腫瘤靶區(qū)勾畫和直接生成治療計劃。
項目組20年來一直從事腫瘤放療創(chuàng)新技術(shù)研究，從2016年開始進(jìn)行人工智能在腫瘤放療中應(yīng)用的系統(tǒng)研究。開發(fā)了放療結(jié)構(gòu)自動勾畫、自動計劃和質(zhì)量控制的深度學(xué)習(xí)算法，并通過5000余例的臨床病例驗證了其具有臨床適用性。在包括放療領(lǐng)域頂級期刊International Journal of Radiation Oncology, Biology and Physics等雜志發(fā)表相關(guān)論文20余篇。在北美放射腫瘤學(xué)會、醫(yī)學(xué)物理學(xué)會、中華放射腫瘤學(xué)會、中國醫(yī)學(xué)物理年會作大會口頭報告。獲中華放射腫瘤學(xué)會放療結(jié)構(gòu)勾畫大賽第4名，MICCAI(International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention) 結(jié)構(gòu)勾畫大賽全球第8名/500、全國放射腫瘤物理學(xué)年會優(yōu)秀論文獎。北京大學(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)新轉(zhuǎn)化大賽二等獎兩項、最佳人氣獎等。
項目擬在前期工作基礎(chǔ)上開發(fā)基于云平臺深度學(xué)習(xí)的放療自動結(jié)構(gòu)勾畫、自動計劃和質(zhì)量控制系統(tǒng)，基于多模態(tài)影像、臨床、病理信息的個體化診療算法和系統(tǒng)，進(jìn)行多中心臨床應(yīng)用評價，完成產(chǎn)品注冊前檢驗、臨床試驗和產(chǎn)品注冊。實現(xiàn)腫瘤放療的自動化和精準(zhǔn)化智慧放療。提高放療的質(zhì)量和效率，改善放療安全和療效。建立算法臨床應(yīng)用方案和撰寫臨床應(yīng)用指南。項目為多中心、醫(yī)聯(lián)體合作，腫瘤規(guī)范化分級診療提供軟件工具，對規(guī)范和引導(dǎo)我國放療臨床實踐，提高放療產(chǎn)業(yè)競爭力具有重要意義。