波士頓——在最近發(fā)表在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》上的一項研究中，由馬薩諸塞州綜合醫(yī)院 (MGH) 研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團隊證明，磁共振成像 (MRI) 和人工智能 (AI) 可用于檢測腫瘤的早期跡象細胞死亡以響應(yīng)一種新的基于病毒的癌癥療法。
最近，一種有前途的治療病毒可以選擇性地殺死癌細胞，同時保留正常組織，這為治療侵襲性腦腫瘤帶來了希望。為了進一步優(yōu)化基于病毒的治療，必須對治療反應(yīng)進行頻繁的無創(chuàng)監(jiān)測。這種監(jiān)測對于了解病毒與癌細胞之間的相互作用至關(guān)重要，例如病毒在腫瘤內(nèi)傳播的程度和治療反應(yīng)。
研究人員使用定量分子 MRI 圖像來測量多種組織特性，包括隨著細胞死亡而改變的組織 pH 值和蛋白質(zhì)濃度。這種方法允許比以前的技術(shù)更早地監(jiān)測治療反應(yīng)。在病毒治療后僅 48 小時，即在觀察到腫瘤體積發(fā)生任何變化之前很久，就可以看到治療反應(yīng)。
“我們對 MRI 掃描儀進行了編程，以針對不同的分子化合物和細胞 pH 值創(chuàng)建獨特的信號“指紋”。然后使用深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解碼指紋并生成定量的 pH 值和分子圖，”Athinoula A. Martinos 生物醫(yī)學(xué)成像中心的研究員兼教員 Christian Farrar 博士說。“MRI 分子指紋識別方法在一項小鼠腦腫瘤研究中得到驗證，在該研究中，腫瘤用一種新型病毒療法進行治療，這種療法可以選擇性地殺死癌細胞。”
為了最大限度地提高這種治療方法的效率，研究人員開發(fā)了一種檢測由病毒引起的腫瘤細胞死亡的方法。這使得早期和快速檢測治療反應(yīng)性腫瘤區(qū)域成為可能。最近，研究人員實施了這種方法來量化健康人腦中的細胞 pH 值和分子化合物。未來對人腦腫瘤患者的這種方法的研究將有助于優(yōu)化這些基于病毒的療法
Athinoula A. Martinos 生物醫(yī)學(xué)成像中心的研究員 Or Perlman 博士說：“這項研究證明了在醫(yī)學(xué)中實施基于計算機化人工智能的技術(shù)對疾病背后的生物過程進行無創(chuàng)研究的力量和前景。”“這種方法成功的最有趣和最關(guān)鍵的組成部分之一是使用模擬分子指紋來訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這個概念有可能被擴展和研究，以解決其他醫(yī)學(xué)和科學(xué)挑戰(zhàn)。”
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