导读


胰腺癌是预后最差的恶性肿瘤之一,但是早期它几乎没有任何明显症状,也没有非侵入性的筛查工具可以检测它。最近,美国华盛顿大学的研究人员开发出一种智能手机应用程序,你只需用智能手机拍一张自拍照,然后它就可以帮你简单地筛查胰腺癌及其他疾病。

关键字

癌症医疗智能手机自拍


背景


胰腺癌是预后最差的恶性肿瘤之一,其诊断和治疗都非常困难,患者五年生存率仅在9%左右。胰腺癌的恶性程度之所以这么高,有一部分重要的原因就是在肿瘤扩散之前,没有明显症状,也没有非侵入性的筛查工具可以诊断这类肿瘤


创新


最近,美国华盛顿大学的研究人员开发出一种智能手机应用程序你只需用智能手机拍一张自拍照,它就可以帮你简单地筛查胰腺癌及其他疾病。

(图片来源:华盛顿大学)


BiliScreen 使用智能手机摄像头计算机视觉算法机器学习工具,检测人的巩膜(俗话叫白眼仁)内胆红素水平的增高。一篇描述该新型应用程序的论文,将于9月13日发表在 Ubicomp 2017(2017年度普适计算大会)。

(图片来源:华盛顿大学)


技术


胰腺癌以及其他一些疾病的早期症状之一就是黄疸黄疸是由于胆红素代谢障碍而引起血清内胆红素浓度升高所致,临床上表现为巩膜、黏膜、皮肤及其他组织被染成黄色。如果能在黄疸对于人的裸眼可见之前,检测到胆红素水平最低程度升高的迹象,这将为高危人群提供一种全新的筛查手段。

在一份最初对于70个人进行的临床研究中,BiliScreen 应用程序配合一个3D打印的盒子(控制人眼暴露于光线下的程度)一起使用,相比于目前采用的血液测试,可以在89.7%的时间准确识别病例。


(图片来源:Dennis Wise / 华盛顿大学)


Paul G. Allen 计算机科学与工程学院的博士生、论文的领导作者 Alex
Mariakakis 表示:


“胰腺癌的主要问题就是当你有症状的时候,通常已经太晚了。未来的希望就是,如果人们可以在他们自己家中,每个月进行简单的测试,有些人就可以尽早地发现这种疾病,进行治疗,从而挽救他们的生命。”


BiliScreen 项目建立在华盛顿大学普适计算实验室的早期研究基础上。这个实验室之前开发了BiliCam,这是一款通过对于婴儿皮肤拍照,筛选新生儿黄疸的智能手机应用程序。最近,《儿科》期刊上的一项研究论文显示,BiliCam 能够精准地评估530个新生儿的胆红素水平。


普适计算实验室与华盛顿大学医学博士们进行了合作,专门使用相机、麦克风和其他通用的消费电子设备(例如智能手机和平板电脑)组件筛选疾病


研究人员目前使用血液测试测量胆红素水平,通常来说这种测试一般情况不应用于成年人,除非有理由感到担心的时候。这种测试需要专业保健人员,而且不便于频繁筛查。


(图片来源:华盛顿大学)

BiliScreen 是一种易用的、非侵入式的工具,能够帮助判断某人是否应该咨询医生,进行进一步测试。除了诊断,BiliScreen 也可以潜在地减轻那些需要频繁检测胆红素的胰腺癌患者的负担。


对于成年人来说,白眼仁对于胆红素水平的变化比皮肤更加敏感,这可能是胰腺癌、肝炎或者通常无害的吉伯特氏症候群的早期预警信号。和皮肤颜色的变化不同,巩膜的颜色变化在所有种族和民族中显得更加一致。

(图片来源:华盛顿大学)


当人们注意到巩膜淡黄色的颜色变化时,胆红素的水平已经足以令人担忧。华盛顿大学的团队想知道:计算机视觉机器学习工具是否可以在人们能够观察到这些变化之前,检测到眼睛颜色的变化。


论文高级作者、华盛顿大学教授 Shwetak Patel 说:


“眼睛真正是我们身体的关口,眼泪可以告诉你葡萄糖的水平,巩膜可以你血液中胆红素的水平。问题是:我们是否能够通过自拍,获取一些可用于早期诊断的变化。”


BiliScreen 使用智能手机内置摄像头和闪光灯,通过自拍采集人眼图像。团队也开发出一种机器学习系统,自动且有效地隔离出白眼仁的部分,成为一种有价值的医学诊断工具。然后,该应用程序基于被反射和吸收的光线波长,计算出巩膜中的颜色信息,使用机器学习算法使之与胆红素水平关联。


(图片来源:华盛顿大学)

考虑到不同的灯光环境,团队进行BiliScreen 测试时,分别采用了两种不同的配件:彩色方块印刷的纸眼镜(校准颜色)、3D打印的盒子(挡住环境光)。应用程序加上盒子配件(让人联想到谷歌的头戴设备 Cardboard),效果将稍稍改善。


(图片来源:华盛顿大学)


价值


华盛顿大学儿科医学部门的教授、论文的合著者 Jim Taylor的父亲由于胰腺癌在70岁过世,他说:


“这种相对小型的初步研究显示出这项技术很有前途。胰腺癌是一种非常恐怖的疾病,目前仍然没有有效的筛查手段。我们的目标是让更多不幸到罹患胰腺癌的人,能幸运到及时进行手术,有一个更好的生存机会。”

未来


下一步,团队将在具有黄疸和潜在疾病风险的更广泛的人群中,测试该应用程序,同时也将继续改善其可用性,例如去除盒子和眼镜等配件。


参考资料


【1】http://www.washington.edu/news/2017/08/28/new-app-uses-smartphone-selfies-to-screen-for-pancreatic-cancer/

【2】Alex Mariakakis, Megan A. Banks, Lauren Phillipi, Lei Yu, James Taylor, & Shwetak N. Patel. (2017). BiliScreen: Smartphone-Based Scleral Jaundice Monitoring for Liver and Pancreatic Disorders. Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies, 1(2), 20. DOI: http://dx.doi.org/10.1145/3090085



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