口腔癌是中國乃至全球影響人們生命健康和生活質(zhì)量最嚴(yán)重的癌癥之一，其發(fā)生是一個涉及多基因、多步驟的過程。檢測獲取口腔癌發(fā)生的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的標(biāo)志分子，無疑是最終揭示口腔鱗癌分子發(fā)病機(jī)制并尋找疾病分子分型診治模式的有效方法的必經(jīng)之路，這也是全球癌癥研究最前沿和最重要的領(lǐng)域之一。人腦、人眼、人手解決不了的異常復(fù)雜和繁瑣的問題，借助數(shù)字化醫(yī)療智能診治技術(shù)，可以為腫瘤的早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)、分子分型、精準(zhǔn)用藥、預(yù)后預(yù)測提供更多的有效手段，使腫瘤的診治過程變得越來越個體化。腫瘤的分子分型越準(zhǔn)確、診斷越細(xì)致，必然會大幅提升治療手段的精準(zhǔn)性和有效性，最終提升患者和人民群眾的健康獲得感和幸福感，這必將是未來腫瘤治療策略的重要發(fā)展方向。

針對上述困擾臨床分子病理診斷的棘手問題，金沙js1005線路醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院陳萬濤教授和邱蔚六院士團(tuán)隊(duì)與金沙js1005線路電子信息與電器工程學(xué)院以及上海圖勱科技有限公司等單位開展了醫(yī)工理企多領(lǐng)域合作，以學(xué)科最常見的口腔頜面癌（簡稱口腔癌）為研究對象，依托上海交大醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院、國家口腔醫(yī)學(xué)中心和國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心、上海市專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺-口腔頜面部腫瘤組織樣本及生物信息數(shù)據(jù)庫等優(yōu)異的臨床和基礎(chǔ)研究資源，基于團(tuán)隊(duì)前期經(jīng)過近30年研究確定的多個口腔癌組織特異性蛋白標(biāo)志物，國內(nèi)外率先成功研究開發(fā)出了國產(chǎn)腫瘤組織蛋白標(biāo)志物免疫組化圖像智能診斷儀器（系統(tǒng)）。通過分別對近萬張腫瘤組織切片中多個蛋白標(biāo)志物的免疫組化圖像進(jìn)行數(shù)字化后，完成了人工智能訓(xùn)練、建模和再優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了由儀器“高通量數(shù)字化—自動閱片—自動癌巢識別和分割—全片蛋白標(biāo)志物表達(dá)判讀和定量診斷”等過程的全鏈條智能定量系統(tǒng)。

口腔癌診治分子靶標(biāo)：助力口腔癌中國人特有蛋白標(biāo)志物研發(fā)進(jìn)程

陳萬濤教授和邱蔚六院士團(tuán)隊(duì)在科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持下，利用多組學(xué)技術(shù)已對口腔癌發(fā)生、發(fā)展各階段的1000多個組織樣本，分別完成了數(shù)量不等的全基因組測序、全外顯子測序、轉(zhuǎn)錄組測序、表觀遺傳組測序以及蛋白組分析等工作，并應(yīng)用項(xiàng)目組開發(fā)的生物信息學(xué)分析方法，對上述獲取的多組學(xué)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析及大規(guī)模臨床樣本驗(yàn)證，確定了一系列能夠有效評價(jià)口腔癌的病理變化過程、惡性進(jìn)展程度和治療反應(yīng)的分子靶標(biāo)，為后續(xù)轉(zhuǎn)化研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，其中部分mRNA和蛋白標(biāo)志物已投入臨床實(shí)驗(yàn)或臨床應(yīng)用。

AI輔助蛋白標(biāo)志物判讀：自主研發(fā)分子診斷智能算法軟件

近些年，盡管醫(yī)療衛(wèi)生相關(guān)的人工智能技術(shù)得到了較迅速的發(fā)展，鑒于用于腫瘤組織蛋白標(biāo)志物智能診斷的復(fù)雜性，到目前，罕見人工智能技術(shù)在腫瘤組織蛋白標(biāo)志物免疫組化圖像分析處理中的應(yīng)用報(bào)道。項(xiàng)目組首先通過病理醫(yī)師小組（3名資深病理醫(yī)師）對組織病理免疫組化圖像中所有癌組織所在的區(qū)域進(jìn)行人工勾畫和標(biāo)注，隨后按照臨床傳統(tǒng)的免疫組化半定量評分標(biāo)準(zhǔn)對蛋白標(biāo)志物的表達(dá)等級進(jìn)行評分；同時對人工勾畫標(biāo)注和評分的上述口腔癌組織病理免疫組化圖像，采用 UNet、ResNet等卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模型及集成框架，對訓(xùn)練集和驗(yàn)證集標(biāo)本，特異識別組織病理切片中腫瘤區(qū)域的免疫組化圖像，并提取相關(guān)特征進(jìn)行模型學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，到目前對口腔癌蛋白標(biāo)志物判讀的AUC達(dá)超過0.95，十分接近于病理醫(yī)師人工判斷的水平。

智能診斷儀器：擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全國產(chǎn)軟硬件裝備

陳萬濤教授和邱蔚六院士團(tuán)隊(duì)和金沙js1005線路電子信息與電器工程學(xué)院王利生團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海圖勱科技有限公司共同研發(fā)了該創(chuàng)新設(shè)備，主要是在高通量病理圖像數(shù)字化生物顯微鏡的基礎(chǔ)上，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)對癌組織圖像快速準(zhǔn)確獲取和數(shù)字化，能1次上樣200片，自動快速、高分辨率圖片獲取、無縫拼接和數(shù)字化，已通過國家注冊檢測和CFDA國家1類醫(yī)療器械注冊。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步與人工智能相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過無數(shù)次的失敗，終于完成了對腫瘤區(qū)域自動識別、分割標(biāo)記、蛋白免疫組化圖像表達(dá)水平智能判讀的創(chuàng)新軟件技術(shù)的開發(fā)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了由該儀器“自動閱片—癌巢識別和分割標(biāo)記—蛋白表達(dá)判讀—標(biāo)志物定量診斷”的全鏈條蛋白標(biāo)志物智能定量診斷系統(tǒng)。

產(chǎn)學(xué)研醫(yī)理結(jié)合，推動腫瘤蛋白標(biāo)志物支持的精準(zhǔn)醫(yī)療研究

項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托金沙js1005線路轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院、電子信息與電氣工程學(xué)院、醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院、上海圖勱科技有限公司，成立了頭頸腫瘤數(shù)字診治技術(shù)中心，該中心優(yōu)勢是臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、機(jī)械學(xué)等交叉協(xié)作，并且是智能與醫(yī)療的有機(jī)整合。項(xiàng)目產(chǎn)品腫瘤蛋白標(biāo)志物智能診斷儀器面向病理和臨床醫(yī)生，毫無疑問能緩解執(zhí)業(yè)病理醫(yī)生嚴(yán)重不足、促進(jìn)診斷評估標(biāo)準(zhǔn)同質(zhì)化、顯著提高病理診斷的效率和準(zhǔn)確性，對腫瘤分子分型、轉(zhuǎn)移診斷、療效預(yù)測、預(yù)后預(yù)測等進(jìn)行必要的支持。本儀器的研發(fā)是對腫瘤行業(yè)內(nèi)智能分子分型領(lǐng)域儀器空白的填補(bǔ)，有效賦能分子病理行業(yè)突破技術(shù)瓶頸。成果的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，能有效提高各級醫(yī)院相關(guān)腫瘤分子標(biāo)志物的應(yīng)用，助力診療水平和能力的提高和同質(zhì)化，并對其他惡性腫瘤分子分型技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用提供最直接的參考技術(shù)。

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