9月24日,阿里巴巴達摩院聯合四川省腫瘤醫院、中山大學腫瘤防治中心等機構,釋出食管癌篩查AI模型DAMO EAGLE,相關論文發表於《自然·醫學》(Nature Medicine)。該模型在初篩階段直接讀取平掃CT,不需要插管,也不用注射造影劑;AI提示陽性後,患者仍要接受內鏡和病理檢查才能確診。這是達摩院繼胰臟癌、胃癌、結直腸癌之後釋出的第4個癌症篩查模型。
中國的食管癌負擔在全球突出。國家癌症中心資料顯示,2024年中國食管癌新發約20萬例,死亡約17.2萬例,接近全球總數的一半。高發區集中在太行山一帶的河南、河北、山西,以及淮河流域、四川、廣東、福建,農村明顯高於城市。約70%的患者確診時已是中晚期。四川省腫瘤醫院放療科主任醫師王奇峰指出,病變還在黏膜層時,做一次內鏡下微創手術就能根治,5年生存率在95%以上;一旦發生轉移,5年生存率大概只有10%到15%。
早發現的辦法是有的,上消化道內鏡是公認的金標準,問題出在做不過來。據官方估算,中國需要篩查的食管癌高危人群超過1億,每年實際開展的上消化道內鏡檢查約3000萬人次。缺口來自幾處:一個內鏡醫生要培養3到5年,一次檢查20到30分鐘;普通內鏡兩三百元,無痛內鏡要1000元左右;再加上患者對插管的恐懼。高發區往往也是內鏡醫生最少的地方。
平掃CT是中國最常用的影像檢查之一,門診、急診、體檢、住院都在拍,每年產生上億份影像。胸部CT的掃描範圍本身就覆蓋了食管。但過去業內普遍認為,用平掃CT找早期食管癌幾乎不可能。食管是一根約25公分長的肌性管道,平時閉合,說話、咽口水時都在蠕動,又緊挨著心臟和大血管,呼吸和心跳都會改變它的形態。早期病變侷限在上皮層或黏膜層,在CT上帶來的厚度和密度變化非常小。達摩院演算法專家郭廣宇打了個比方,像在一條皺巴巴的褲管上找一個小毛球。
模型訓練在第一步標註上就很困難:醫生在平掃CT上看不清早期病變,訓練資料也就無從標起。團隊的辦法是借別的檢查來定位——先用內鏡手術和病理報告確定病灶的釐米級位置,由食管專科影像醫生在增強CT上精細標註,再通過影像配準,把標註“搬”到同一個患者的平掃CT上。每個病例由兩位醫生分別標註,意見不一致時,由一位有8年經驗的醫生複核。
第二個問題出在低劑量CT上。體檢查肺結節用的多是低劑量CT,但食管癌患者的低劑量CT很難攢夠。團隊於是搭了一台“虛擬CT機”,把常規劑量的CT放進去降低劑量,模擬出低劑量影像來訓練模型。模型分兩步工作:先從整幅CT裡把食管區域分割出來,排除周圍結構的干擾,再對食管做精細分析,同時給出患者級別的良惡性判斷、病灶輪廓和熱力圖,醫生能看到AI在看哪裡。
2024年初,模型第一次做大規模真實世界回顧性研究,敏感性在85%左右,特異性約98%。現在的版本已在3個國家、12箇中心、超過8萬例患者上完成驗證。論文顯示,在機會性篩查場景下,模型對食管癌的敏感性接近90%,對訊號更弱的癌前病變,敏感性為52.5%。經過真實世界迭代後,臨床場景中的特異性為99.2%。低劑量版本的敏感性為88.4%,和常規劑量版本基本相當。在10959例無症狀體檢者中,特異性為99.94%。郭廣宇對特異性有一個很直接的換算:“一個假陽性,就意味著可能一個患者要多花1000多塊錢去做一次檢查。”放進體檢流程的工具,面對的大多是健康人,誤報率決定了它能不能真正被用起來。
王奇峰對EAGLE的定位說得很清楚:“AI不是為了替代內鏡,而是篩選出高風險個體再進行內鏡檢查,這樣能夠讓內鏡檢查更精準,大幅提升檢出率。”研究團隊分別在高危人群篩查和醫院日常CT中驗證了EAGLE。
先看高危人群。受檢者拍攝平掃CT,EAGLE以高靈敏度模式執行,提示陽性的人優先接受內鏡檢查。2023年7月,團隊在四川遂寧做過一次“CT初篩+內鏡確診”的模擬研究。結果顯示,內鏡的惡性病變檢出率從1.7%提高到5.2%,每檢出1例惡性病變需要做的內鏡,從59次降到19次。不過,這不是完整的前瞻性臨床結果,混合佇列中的3例食管癌來自回顧性病例重取樣,內鏡能減少多少,還要在真實篩查專案中驗證。
另一組驗證利用醫院已經拍過的胸部CT。肺癌篩查本來就使用胸部低劑量CT,醫院裡也有大量患者因為肺炎、咳嗽和住院檢查拍攝胸部CT。EAGLE在這些影像上尋找食管異常,不增加一次掃描;AI提示陽性後,再由醫生判斷是否需要胃鏡。王奇峰遇到的那張兩年前的肺炎CT,就屬於這一類。高危篩查和醫院日常CT對模型的要求不同:前者首先要少漏診,後者面對的多數人沒有食管癌,誤報越少,醫生複核和患者複查的負擔越低。王奇峰說,模型的閾值可以按場景調整。對高發區來說,基層已經普及的CT可以承擔初篩,不必另建一套影像裝置。
達摩院從2021年開始研究“平掃CT+AI”多癌篩查,先後推出胰臟癌、胃癌、結直腸癌和食管癌模型,也覆蓋主動脈夾層等重大疾病。按達摩院披露,相關研究累計5次發表於《自然·醫學》。其中,胰臟癌模型PANDA在2025年4月獲得FDA“突破性醫療器械”認定,這條技術路線也被“四大慢病”國家科技重大專項採用。EAGLE專案2022年啟動。王奇峰願意參與進來,契機就是PANDA。他當時的想法很樸素:每天治的都是晚期病人,治療過程痛苦,生存期也不長,如果能從每天拍的CT裡訓練出一個發現早期病變的模型,能救更多人。
多癌早篩還在研究液體活檢,以Grail的Galleri為例,受檢者要單獨採血,再從cfDNA甲基化訊號中尋找癌症線索。EAGLE分析醫院已經產生的CT,可以省去一次額外的初篩檢查;確診仍要走後續專科流程。胸部CT和腹部CT覆蓋的器官不同,AI提示陽性後,患者仍要接受內鏡、病理或其他專科檢查。醫院可以複用已有影像,也要承擔更多複核、轉診和隨訪工作。按達摩院的設想,醫院已有的胸部或腹部平掃CT,未來可以繼續擴充套件到肺癌、肝癌、結直腸癌、胃癌、食管癌、胰臟癌和乳腺癌。掃描範圍不同,一張CT不能同時覆蓋7個癌種,複用同一套影像設施。
EAGLE離大規模使用還有一段路。模型對高級別上皮內瘤變的敏感性為52.5%,還有將近一半沒有被找出來。前瞻性醫院驗證裡,90名AI陽性者有42人沒有進入原有診療流程。多學科團隊建議其中16人接受胃鏡,最終只有3人完成檢查,並發現1例食管癌。AI報出陽性之後,醫院還要安排影像複核、專科轉診、胃鏡和持續隨訪。胃鏡完成率、早期病例新增檢出數、假陽性複查成本,以及能否減少食管切除、放化療和晚期治療,還要在更大規模的前瞻性研究中回答。EAGLE已經驗證了一條可行方向:利用醫院日常檢查產生的平掃CT,在原有診療目標之外,再從中篩出實體瘤高風險者。