CERN训练人工智能模型以革新癌症治疗

最初由CERN开发的人工智能创新用于改进其维护工作的粒子加速器在卫生领域具有革命性的应用。缩小放射治疗设备的尺寸并优化其使用便捷性——尤其是在资源较少的国家——设计用于乳腺癌预防的智能程序，以及改进中风患者的监测工作是欧洲核研究实验室与欧洲医院合作开展的一些有前景的项目。

欧洲核子研究组织（又称CERN）将其在安全且去中心化的方式下管理海量数据方面的经验提供给医院，这是确保用于训练算法的私人患者信息的隐私和安全的关键。该机构最著名的是建造大型强子对撞机(LHC)——使用本地处理数据的系统，无需将其发送到中央存储。这有助于保护隐私，并在不同医院合作创建可靠的基于人工智能的疾病分析和预测模型时更好地利用资源。

“这是一个新的范式。之前有大量的数据是集中存储的，而现在我们在数据采集的地方进行处理，例如在一家医院里。如果我们能够保证隐私、数据保护以及模型的稳健性，那么这对医学应用来说是非常有意义的。”欧洲核子研究组织（CERN）科学家Luigi Serio在国际抗癌联盟（UICC）组织的世界癌症大会上参观实验室设施时解释道。

卢伊吉·塞里奥——负责开发医疗领域的AI应用—承认那个以发现反物质而闻名的实验室（也是世界上第一个网站的创建者）不是唯一使用这种数据处理模型的地方。然而，他强调：“与众不同的是，CERN在实力、专业知识和声誉上的优势，以及我们服务背后非营利性和公正性的保证。”

人工智能如何帮助改善中风患者的监护

基于此系统的一个应用是Truckstroke，该应用已经改善中风治疗在德国和比利时的医院以及巴塞罗那瓦勒德胡翁中风单元对大约10,000名患者进行了人工智能的相关研究。

通过将中风患者的脑部图像与欧洲核子研究组织（CERN）在所谓的Truststroke项目中训练的模型进行比较，该算法可以预测患者可能的发展情况、应施用的治疗方案以及所需的随访。最重要的是，该工具可以预测复发的风险。

每年，欧洲有110万人中风，50万人死亡，将近1000万幸存者需要长期护理。“专业人员被中风患者压得喘不过气来，需要越来越多的新工具来支持他们的工作，”Serio解释道。

医院都配置了所有本地数据，但通过与主服务器交换参数，它们可以获得能够测量中风严重程度的预测模型。“医生可以使用这些模型来决定给患者提供哪种类型的治疗。他们还知道可能的结果和后续护理需求、病人必须住院多久、何时可以出院等。”该研究人员解释道。

算法知道谁应该接受乳腺X线摄影检查

欧洲核子研究组织（CERN）计划在明年完成一个癌症检测项目，该项目的准确性预计将比当前的筛查模型GAIL高出50%。除了年龄因素和医疗历史之外，CERN模型还将通过结合多种因素来确定患乳腺癌的风险，例如某些食物或酒精的摄入量、生活方式和身体活动情况、女性首次怀孕或绝经的年龄等其他参数。

当前的筛查系统并未考虑所有风险因素。“我们的想法是拥有一种工具，可以分析目前未被考虑在内的多个因素，以决定是否应提前进行乳腺 X 线摄影检查，即使该检查可以推迟，并明确推迟的原因。”Serio 解释道。

用于训练该工具的数据来自欧洲饮食、癌症和健康前瞻性研究（EPIC），其中包含了超过20年的收集信息。模型预计在明年最终确定后，仍需进行测试和监管，因此在投入使用之前还有若干步骤需要完成。有前景的乳腺癌筛查系统替换当前协议。

CERN旨在通过人工智能增强直线放射治疗加速器（LINAC）的性能，使其更易于使用，并在低收入和中等收入国家更加普及。在这些地区，获取这种设备不仅受到高昂成本的限制，还受限于操作该设备的专业人员短缺问题。“机器难以获得、安装、运行和维护，”Serio解释道。在这个领域中应用人工智能可以显著提高护理质量这样即使没有专家在场，也可以操作机器并进行诊断，他解释道。

新的基于人工智能的软件将帮助预测故障、加快维护速度并引导用户，同时减少放射治疗设施的停机时间，这些设施目前由于缺乏熟练人员而经常未被使用。该模型甚至可能开启自动化治疗计划的大门。

该项目名为STELLA，最初设计目的是改善一些非洲国家的放射治疗，这些国家每350万人拥有一台放射治疗设备，而美国和大多数欧洲国家的比例为每8万到10万人一台。

预测肿瘤或阿尔茨海默病的演变

另一个由CERN开发的医学应用能够确定大脑中的缺陷、异常或病理，并向医生指示病理（例如肿瘤）可能发展的精确位置，这得益于一个基于CERN为防止粒子加速器运行故障而创建的复杂系统。

“有趣的是，大脑可以作为一个复杂的图形系统进行建模。大脑的不同部分有神经元相互连接，你可以建立一个节点和向量的矩阵来连接不同的部分，”该CERN研究员解释道。通过处理由磁共振成像获得的大脑图像，算法能够在一定程度上精确地检测到可能存在的病理位置。

“该算法会提取图像并指出存在某些异常，并且甚至可以实际预测异常的位置及其扩散范围，”塞尔吉奥解释道。这项技术正在希腊卡波迪斯蒂亚大学医院进行临床测试。塞尔乔解释说，目前它已被用于肿瘤或中风的检测，但欧洲核子研究组织还计划使用该系统来监测阿尔茨海默病或痴呆症的发展进程。

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