“生物资源数字化开发应用”是由云南省科学技术院承担的2020年云南省重大科技专项项目(生物医药),本项目按照十年规划设计,三年一滚动实施,项目已进入省发改委新基建项目库。除云科院外,本项目还有18家合作单位,包括3家信息技术支撑单位及15家生物资源单位。本项目将传统生物资源数据数字化,应用区块链、人工智能(AI)、大数据等新技术实现数据确权、数据交换、数据挖掘。该项目将首次实现云南省行政区域内的生物资源数字集成,建成生物资源数字化、数字产业化、产业数字化生态系统。
云南省肿瘤医院李振辉课题组是“生物资源数字化开发应用”项目组成员,主要开展“肿瘤影像组学研究”。直肠癌是我省常见肿瘤,其中70%的直肠癌患者需新辅助治疗,但仅有一半的患者对新辅助治疗敏感。治疗前预测直肠癌新辅助治疗疗效有助于临床实施个体化的直肠癌治疗方案,避免部分直肠癌患者接受不必要的放化疗毒性,减轻患者的经济负担,节约宝贵的医疗资源,最终提高直肠癌的总体生存期。治疗前精准预测直肠癌新辅助治疗疗效是临床医学亟需解决的难题。
在实施项目前,临床单位积累了丰富的肿瘤医学图像数据,但是缺乏人工智能分析技术学科背景,无法有效挖掘医学图像的深层信息。而人工智能研究团队积累了大量的医疗人工智能技术,但是缺乏临床数据和临床应用场景。在“生物资源数字化开发应用”项目的牵引下,临床医学与医疗人工智能技术交叉融合,在病理组学预测直肠癌新辅助治疗疗效技术攻关过程中,利用云南省肿瘤医院数据构建了基于深度学习的病理图像全自动预测直肠癌新辅助治疗疗效预测模型,并通过了中山大学第六附属医院数据的外部验证,预测的准确性达80%。
随着物联网、计算机及传感器技术的不断发展,医疗领域正在经历着与人工智能等高科技领域的深度融合。医疗服务行业在逐步实现智能化的同时,对从业人员的信息化应用能力也提出了更高的要求。医学、工科等多学科的合作驱动了智慧医疗人才的培养,跨学科合作成为大势所趋。学科交叉推动了原有的知识体系的解构和重组,成为引领未来创新的关键所在。重大专项涉及多学科、多领域,具有广泛的连带效益。作为一个学科深度交叉融合的重大科技专项,“生物资源数字化开发应用”天然具有促进学科交叉融合的作用,将会大大加快学科间的知识存量融合创新的速度,显著提升创新效率。
图 1 分析流程图
图 2 外部验证效果图