隨著醫(yī)學(xué)繼續(xù)采用機器學(xué)習(xí)，一項新的研究表明科學(xué)家可以如何使用人工智能來預(yù)測癌癥如何影響脊柱骨折的概率。
在美國，每年診斷出超過 160 萬例癌癥病例，其中約 10% 的患者經(jīng)歷脊柱轉(zhuǎn)移——當(dāng)疾病從身體其他部位擴散到脊柱時?；颊呙媾R的最大臨床問題之一是這些腫瘤導(dǎo)致脊柱骨折的風(fēng)險，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的疼痛和脊柱不穩(wěn)定。
“脊柱骨折使患者死亡的風(fēng)險增加了約 15%，”該研究的合著者、俄亥俄州立大學(xué)機械與航空航天工程副教授 Soheil Soghrati 說。“通過預(yù)測這些骨折的結(jié)果，我們的研究為醫(yī)學(xué)專家提供了設(shè)計更好治療策略的機會，并幫助患者做出更明智的決定。”
Soghrati 說，雖然身體在暴露于癌性病變時所經(jīng)歷的許多變化仍然是一個謎，但借助計算建模的力量，科學(xué)家們可以更好地了解脊柱發(fā)生了什么變化。
他們的研究發(fā)表在國際生物醫(yī)學(xué)工程數(shù)值方法雜志上，描述了研究人員如何訓(xùn)練一個名為 ReconGAN 的人工智能輔助框架來創(chuàng)建數(shù)字雙胞胎，或?qū)颊咦倒沁M行虛擬重建。
與將虛擬模型變成物理對象的3D 打印不同，數(shù)字雙胞胎的概念涉及在不創(chuàng)建物理對象的情況下對其現(xiàn)實生活中的對應(yīng)物進行計算機模擬。這種模擬可以用來預(yù)測物體或系統(tǒng)的未來性能——在這種情況下，椎骨在壓力下破裂之前可以承受多少壓力。
通過對從尸體上獲取的椎骨的逐層照片進行 MRI 和顯微 CT 圖像訓(xùn)練 ReconGAN，研究人員能夠生成逼真的脊柱微結(jié)構(gòu)模型。使用他們的模擬，Soghrati 的團隊還能夠虛擬地擴大模型，該研究表示，這種能力對于理解和整合整個椎骨幾何形狀的變化是必不可少的。
Soghrati 說：“真正使這項工作以獨特的方式進行的是我們能夠?qū)ψ倒堑膸缀涡螤钸M行建模的詳細(xì)程度。”“我們幾乎可以將同一塊骨頭從一個階段進化到另一個階段。”
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