近期，复旦大学附属中山医院呼吸科张新教授团队与复星杏脉合作科研论文Artificial intelligence-based rapid on-site cytopathological evaluation for bronchoscopy examinations (基于人工智能的支气管镜检查快速现场细胞病理学评价)，获得国际期刊Intelligence-Based Medicine发表。
在肺癌诊断中，基于支气管镜的细胞学快速现场评级
是改善支气管镜检查性能的重要技术手段
据GLOBOCAN估计，2020年全球新发肺癌病例约220万，占全部恶性肿瘤的11.4%，死亡病例约180万，占恶性肿瘤相关死亡的18.0%。肺癌是人类癌症的主要死因之一，2020年的发病率在所有癌症中位居第二。病理检查对肺癌治疗尤其关键[1] ，其中支气管镜检查是诊断肺癌的重要方法[2] 。细胞学快速现场评价（ROSE）通过实时确认标本的充分性与快速诊断成为改善支气管镜检查性能的一项重要技术。然而，细胞病理学家或相关专业人员需要在现场诊断 [3]，其人员限制和耗时阻碍了ROSE临床的可用性[4]。人工智能（AI）被引入医学领域能辅助病理学家做出更有效/准确的诊断[5]。本研究旨在使用AI辅助ROSE快速现场病理评价，以扩大ROSE的实施可用性与增加患者利益。
复星杏脉构建基于人工智能的ROSE模型，
在WSI水平的诊断具有显著临床价值，增强了ROSE临床可用性
我们构建了一个基于AI的ROSE模型，对whole slide imaging (WSI)的快速HE染色的图像进行良恶性分类(图1)，以组织病理学/综合诊断作为金标准。我们入组了接受支气管镜检查的627名患者的ROSE WSI玻片(约74万张patch小图，应为目前发表论文中最大的队列)。其中训练集374张，验证集91张，测试集62张。本研究采用卷积神经网络进行基于AI的ROSE模型训练。为了确定 WSI良恶性分类结果，我们提出了如下 2 步方法：（1）基于patch的分类:使用CNN模型获得每个patch的恶性概率得分，对恶性patch的定义阈值，以区分每一个patch是否为恶性；（2）基于病例的WSI良恶性分类: 根据第一步获得的恶性patch的数量，来定义一个WSI（或一个病例）为恶性（或良性）。训练完成后， AI ROSE模型与一名高级、两名初级细胞病理学家进行测试集与比较。
图1. 基于人工智能的ROSE的工作流程
图2显示了基于人工智能的ROSE在patch层面的ROC曲线下面积（AUC）为0.9846。模型在WSI水平上(最佳组合是恶性patch数为6与恶性概率的阈值为81%)可以得到最高的AUC（0.942），AI准确率和敏感性分别为84.57%和80.91%（图3A）。为了进一步测试模型的临床可用性，我们对AI和细胞病理学家的结果进行了进一步的比较，在测试组的162张ROSE玻片中，高级、初级细胞病理学家和AI ROSE模型的准确率分别为96.90%、83.30%和84.57%。基于AI的ROSE模型的分类与金标准相关性高于初级细胞病理学家，低于高级细胞病理学家（图3B)。
图2.基于人工智能的ROSE模型在patch水平上的ROC曲线
图3. AI的ROSE模型的分类结果与细胞病理学家比较
我们研究团队构建的基于AI的ROSE模型表现出了很好的性能，在WSIs水平的准确率相当于初级细胞病理学家，证实了该模型的临床潜力。ROSE是一种辅助性的细胞病理学评价，我们的AI模型具有辅助医生(图4)、增强ROSE临床可用性的可能
图4.恶性patch(左)和AI分析相应的热图(右)
复旦大学附属中山医院与复星杏脉紧密合作，
推动AI产学研合作应用 复旦大学附属中山医院呼吸科与复星杏脉目前在临床需求-基础研究衔接方面开始了切实探索，促进临床研究成果的高效转化。复旦大学附属中山医院呼吸科为上海市医学重点学科和复旦大学重点发展学科，是国内首批博士学位授予点、临床医学博士后流动站之一。目前前承担上海市医学重点学科、国家自然科学基金、卫生部、教委博士点、上海市科委重大科技攻关项目和美国NIH的RO1等多项课题，张新主任，从事呼吸及肺癌诊疗工作27年，先后从事的研究工作有肺癌基因诊断及基因治疗、靶向与化疗的联合应用、肺癌液体活检、磁导航引导肺活检等，作为分中心PI参加多项国际临床试验。参编《实用内科学》等专著6部，发表论文三十余篇。复星杏脉早在2019年以“一致性系数94.6%”荣登国际权威全球病理竞赛CancerCellularityChallenge冠军榜首、并在2021-MICCAI-FLARE腹部多器官的分割任务中获得冠军。截至2022年6月发表及审稿中的AI临床前科研项目总计32项，累计SCI期刊影响因子总计336.2分，知识产权超过100余项，成功获得国家重点研发计划、国家自然科学基金课题、上海市科委、经信委及发改委课题等多项课题。