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eClinicalMedicine | 程向东团队首创基于舌象的胃癌诊断与筛查新技术

2024-04-15作者：CMT琳资讯

原创

成果名称：基于舌象的胃癌机器学习诊断工具开发：一项前瞻性多中心临床队列研究

发表期刊：《柳叶刀》子刊eClinicalMedicine，IF（2022）：15.1

通讯作者：程向东

第一作者：袁莉，杨林，张士川，徐志远，覃江江

主要作者单位：中国科学院大学附属肿瘤医院（浙江省肿瘤医院）

推荐理由

该研究首创了基于舌象的胃癌诊断与筛查新技术，并自主研发了“便携式舌象采集分析仪”，申请了相关专利8项。

研究解读

本研究中，团队开展了一项前瞻性多中心临床研究，从中国10个中心招募了937名胃癌患者和1911名非胃癌参与者（健康人、浅表性胃炎、萎缩性胃炎），应用AI深度学习的方法，建立了3种完全不同的诊断模型（APINet模型、TransFG模型和DeepLabV3+模型，排除单一模型带来的结果偏差），以评估舌象在胃癌诊断中的作用。此外，从另外7个中心招募了294名胃癌患者和521名非胃癌参与者进行独立外部验证（图1）。

图1 研究设计

结果表明三种基于舌象的AI模型，对胃癌诊断的内部验证AUC值为0.88~0.92，灵敏度为0.83~0.88，特异性为0.78~0.81，准确度为0.81~0.83；在独立的外部验证中AUC值为也可以达到0.83~0.88，敏感度达到0.84~0.90，特异性达到0.70~0.70，准确度达到0.75~0.77。

此外，我们进一步比较了基于舌象的诊断技术与现有8种血液肿瘤指标对胃癌的诊断价值差异。在内部验证中的8种血液肿瘤指标的联合诊断AUC值为0.67~0.69，外部验证中为0.64~0.68，显著低于舌象诊断技术。

最后，团队设计了血液指标和舌象的融合模型，融合模型的内部验证的AUC值为0.92~0.94，外部验证AUC值为0.8-0.89，略高于仅使用舌象诊断模型获得的AUC。由此可见，基于舌象的诊断技术可以作为胃癌稳定的诊断工具，且诊断价值明显优于现有8种血液肿瘤指标的联合，而舌象和血液肿瘤指标的融合可以进一步提高单独舌象的诊断价值（图2）。

图2 舌象、血液肿瘤指标、舌象和血液肿瘤指标融合的诊断价值

进一步对AI诊断模型进行溯源，我们发现3种AI诊断模型都是关注于舌面，均排除了背景对模型的影响。

此外，模型应用概率来判断胃癌，模型把概率大于等于50%的舌象诊断为胃癌，反之为非胃癌；结果可见，大部分概率分布于两侧，中间40%~60%概率的占比较少，这表明舌象对胃癌与非胃癌的区分较好（图3）。

最后，我们进一步分析模型对舌象的区分，随着概率的逐步增加，舌苔逐步增厚，红舌和青紫舌比例逐步增多，胃癌舌苔多表现为黄厚腻苔或者白腻苔，这与中医胃癌病机不谋而合。胃癌属于中医“噎膈”“反胃”“症瘕”“积聚”“胃脘痛”“痞满”等范畴。中医认为胃癌乃情志抑郁、饮食不节等导致脾胃受损、水液运化失司，湿聚成痰，日久化热成毒，湿热痰毒瘀结于内而致。湿热痰毒瘀结于内则舌苔多表现为黄厚腻苔或者白腻苔，红舌及青紫舌比例增加。

图3：AI诊断模型的溯源

该研究首创了基于舌象的胃癌诊断与筛查新技术，并自主研发了“便携式舌象采集分析仪”，申请了相关专利8项，正在推动其转化应用。考虑到舌象诊断的无创、便捷、经济等优势，这将带来巨大的社会经济价值。此外，该研究建立在中医理论的基础上，并溯源阐述了中医舌诊理论及“舌为脾之外候，舌苔由胃气熏蒸而成”等理论的科学性，应用现代科学技术丰富了中医理论的科学内涵，为推动中医诊疗技术的现代化应用做出了前沿探索。

作者介绍

通讯作者

程向东

浙江省肿瘤医院党委书记
浙江省癌症中心主任
浙江省上消化道肿瘤临床医学研究中心主任
浙江省上消化道肿瘤防控与诊治重点实验室主任
国家重点研发计划（973）项目首席专家
中国抗癌协会胃癌专业委员会副主任委员
中国医师协会肿瘤外科医师委员会副主任委员
浙江省医师协会肿瘤外科医师分会主任委员
浙江省抗癌协会胃肿瘤专业委员会主任委员
浙江省肿瘤微创外科联盟主席
浙江省医学会外科学分会副主任委员
浙江省抗癌协会副理事长
浙江省癌症基金会理事长

团队介绍

浙江省肿瘤医院胃外科是我国最大的胃肿瘤诊治中心之一，医教研齐发展。在程向东教授的带领下，目前已成为国内领先的名牌学科，是国家胃癌标准手术示范和推广基地，中国胃癌规范化治疗培训基地。年完成各类胃肿瘤手术近1500台，居浙江省首位。常规开展各类规范化的胃癌手术，以早期胃癌保留功能手术、进展期胃癌综合治疗、晚期胃癌转化治疗以及胃肠间质瘤综合治疗为研究方向，是国内最早开展晚期胃癌转化治疗研究的中心之一，目前已完成多项相关临床研究。微创手术和保留功能手术是本学科重点方向，首创了十二指肠非离断前入路胰腺上缘清扫、右侧站位三步法脾门清扫等技术，提高了微创手术的安全性和可靠性；首创了近端胃切除后“程式Giraffe”消化道重建术，在改善消化道返流、胃排空障碍等方面有独特的优势，国内外获得广泛认可；改良了保留幽门的胃切除术（LPPG）、近端胃切除术后双肌瓣重建等术式，使早期胃癌患者的生活质量有了很大的提高。

浙江省上消化道肿瘤防控与诊治重点实验室依托国科大肿瘤医院与中国科学院医学所，形成了以临床医学、药学、生物化学、人工智能、生物信息等多学科交叉、医工研深度融合的创新团队，围绕上消化道肿瘤“多维早筛技术研发及防控体系构建、临床智能诊疗关键技术研发与应用、疾病机制与干预策略研究”三个研究方向。通过“临床医生发现和提出问题—多学科交叉分析和探索—医工研深度融合研究—提出解决方案—进行临床验证和转化”的分工协作思路，深化院所融合，为上消化道恶性肿瘤的防控与诊治提供新方法和新策略。

每一项临床研究都倾注着研究团队的心血结晶。学习过后，您是否有所收获？或有疑问想与主创团队分享？请在评论区留言，期待与您交流！

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