大阪大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)方法，該方法使用磁共振成像 (MRI) 和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)快速預(yù)測(cè)發(fā)生在大腦或脊柱中的膠質(zhì)瘤腫瘤的基因突變。這項(xiàng)工作可能會(huì)幫助神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者更快地接受更合適的治療，從而獲得更好的結(jié)果。該研究最近發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上。
近年來(lái)，癌癥治療經(jīng)歷了一場(chǎng)革命。由于認(rèn)識(shí)到每個(gè)癌癥病例都是獨(dú)一無(wú)二的，因此現(xiàn)在對(duì)腫瘤細(xì)胞攜帶的特定基因突變進(jìn)行測(cè)序，以發(fā)現(xiàn)哪種化療藥物最有效。然而，某些類型的癌癥，尤其是腦腫瘤，不太容易進(jìn)行基因檢測(cè)。直到在手術(shù)期間采集樣本才能發(fā)現(xiàn)腫瘤的基因型，這會(huì)大大延遲治療。
神經(jīng)膠質(zhì)瘤是一種起源于大腦支持細(xì)胞的癌癥。兩種類型的突變特別重要;這些是異檸檬酸脫氫酶 (IDH) 或端粒酶 (TERT) 啟動(dòng)子區(qū)域基因的變化。識(shí)別這些突變可以幫助指導(dǎo)正確的治療過(guò)程。研究人員開發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以僅使用腫瘤的 MR 圖像來(lái)預(yù)測(cè)存在哪些突變。
“機(jī)器學(xué)習(xí)越來(lái)越多地用于診斷醫(yī)學(xué)圖像。但我們的工作是第一個(gè)嘗試僅根據(jù)圖像數(shù)據(jù)將隱藏的東西分類為基因型的工作之一，”研究第一作者 Ryohei Fukuma 解釋道。與常規(guī)使用的 MR 圖像的放射組學(xué)特征(例如大小、形狀和強(qiáng)度)相比，該算法被發(fā)現(xiàn)在預(yù)測(cè)突變方面明顯更好。
為了構(gòu)建算法，研究人員使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從 MR 圖像中提取特征。然后，他們使用一種稱為支持向量機(jī)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，根據(jù)是否存在突變將患者分組。“我們希望將這種方法擴(kuò)展到其他類型的癌癥，這樣我們就可以利用已經(jīng)收集到的大型癌癥基因數(shù)據(jù)庫(kù)，”資深作者 Haruhiko Kishima 說(shuō)。
最終結(jié)果可以消除對(duì)手術(shù)組織取樣的需要。更重要的是，隨著提供個(gè)性化醫(yī)療的過(guò)程變得更容易和更快，它可以為患者帶來(lái)更好的臨床結(jié)果。
文章“使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從磁共振圖像預(yù)測(cè)低級(jí)別神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的 IDH 和 TERT 啟動(dòng)子突變”發(fā)表在Scientific Reports上。
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