Oxford Cancer Biomarkers (OCB)
将前沿诊断技术与 AI 技术相结合,改善癌症患者的治疗效果
数值孔径为 0.14 的显微镜近景

预测哪些 II 期结直肠癌患者术后会复发并非易事。然而尽管化疗可能会产生严重的副作用,但许多患者还是会按常规接受化疗。对某些患者来说,这种疗法可能是致命的。Oxford Cancer Biomarkers 与 Meridian IT 合作运用 IBM® PowerAI Vision 来识别肿瘤微环境中的新型诊断标志物,有望增强早期诊断和治疗决策的效果。

业务挑战

OCB 认识到,只要尽早发现结直肠癌并减少不必要的过度化疗,仅在欧洲就能挽救成千上万条生命并节省数十亿美元。

变革

OCB 携手 Meridian IT 部署在 IBM Power Systems™ 服务器上运行的 IBM PowerAI Vision,加快了分析肿瘤数字图像来确定结直肠癌复发风险的速度。

结果 数月缩短至数小时
缩短了构建复发风险预测模型的时间
启用
新的医护标准,改善患者疗效并提高效率
加速
解决方案的扩展和部署,协助 OCB 将产品推向全球
业务挑战案例
个性化医疗

癌症是全球第二大死亡原因(ibm.com 外部链接)。吸烟、饮酒、不健康饮食和缺乏锻炼是癌症的主要风险因素,因此改变生活方式可以预防或减少癌症发病。一般来说,癌症越早确诊,疗效越好。因此,识别癌症的遗传易感性或早期迹象是肿瘤学研究的首要任务。

Oxford Cancer Biomarkers (OCB) 于 2012 年创立,致力于发现和开发生物标志物(一种可深入了解患者临床状态的可量化生物参数)来推进肿瘤学领域的个性化医疗,重点关注结直肠癌及其治疗。

Oxford Cancer Biomarkers 首席执行官 David Browning 解释道:“OCB 希望为临床医生提供尽可能多的患者病情信息,从而摈弃一刀切的癌症治疗方法。我们的目标是开发出比现有方法更快、更实惠、创伤更小的筛选试验来发现这些见解。”

增强治疗决策的效果

OCB 将注意力转向了化疗毒性。癌症患者的常见治疗过程是手术切除肿瘤,然后进行化疗,确保消灭所有癌细胞。但 20% 至 30% 的癌症患者在接受最常用的化疗药物 5FU(或卡培他滨)治疗时会出现严重的副作用。

此外,大约 1% 的患者极有可能因药物毒性而危及生命。30% 的结直肠癌患者被确诊为 II 期肿瘤阶段,其中只有大约 33% 的患者真正需要化疗。其余患者可能无需化疗就能生存,并且可以避免接触可能危及生命的毒性。但临床医生却无法准确识别出能够受益的第三类患者。各国/各地的治疗方案不尽相同,但有些国家或地区采用了会增加毒性风险的双保险方法去治疗所有患者,而另一些国家或地区则在没有可靠科学依据的情况下选择治疗方案。OCB 希望实现针对个人的精准医疗能力。

“许多患者都按常规接受 5FU 治疗,因为到目前为止,预测哪些患者术后可能会复发还是一项过于复杂的工作,”Browning 表示,"我们开始检查切除下来的组织样本,结合生物标志物来确定复发风险。

“以前,病理医生必须使用显微镜分析每个样本,这意味着我们每天只能评估大约十名患者。我们发现了使用正确技术大幅提高分析规模和分析速度的机会,并开始寻找相关专业知识来把握这个机会。”

IBM PowerAI 一投入使用,我们就知道它将对我们处理组织样本的能力产生巨大影响。我们以前需要几个月乃至几年的时间才能完成新模型的构建和测试工作,而现在我们只需几个小时就能完成。 David Browning 首席执行官 Oxford Cancer Biomarkers
变革案例
发展基于 AI 的数字病理学

OCB 与 IBM 合作伙伴 Meridian IT 合作,继续开发图像分析算法,增强其现有的基于 IBM PowerAI Vision 的 ColoProg(ibm.com 外部链接)平台。这些增强功能在由 Meridian IT 托管的 IBM Power System AC922 加速服务器上运行,利用深度学习模型增强 OCB 专有的 DNA 倍体(衡量肿瘤细胞内 DNA 含量的指标)和基质含量(可提供肿瘤细胞生长所需细胞外基质的非恶性细胞)测定,对切除下来的组织样本进行分类。Power System AC922 服务器将 POWER9 CPU 和 NVIDIA Tesla V100 与 NVLink GPU 配对,为高性能计算、深度学习和人工智能工作负载提供海量吞吐量。

该公司结合这些生物标志物,将结直肠癌患者分为复发低危组、中危组和高危组,从而做出更好的临床决策。

“我们一见到 IBM 和 Meridian IT 的团队,就觉得我们的知识正好与他们互补:OCB 可以提供临床背景知识,而 IBM 和 Meridian IT 则懂得如何将前沿技术应用于我们的用例,”Browning 评论道,“IBM 和 Meridian IT 都走在人工智能创新的最前沿,因此我们知道他们是陪伴我们踏上这一旅程的好伙伴。”

IBM PowerAI Vision 专为图像分类而设计,具有直观的工具集和最受欢迎的深度学习框架。利用这些功能,Meridian IT 能够快速为 OCB 构建模型。该团队利用 IBM Power Systems 加速服务器(配有 NVIDIA 和 NVLink GPU)提供的海量吞吐量来加快模型训练,使增强型 ColoProg 比预期更早投用。

“IBM PowerAI Vision 和 IBM Power Systems 加速服务器是应对 AI 挑战的完美组合,”Browning 说道,“我们一直在努力推动这项技术在新领域取得突破性进展,它也没有让我们失望。Meridian IT 在迭代过程中与我们密切合作,反复推敲并完善我们的想法,确保取得最佳效果。”

如今,ColoProg 已在约 1,000 名 II 期结直肠癌患者以及总共约 2,500 名结直肠癌患者身上得到了临床验证。该平台大获成功,使 OCB 携手 University Hospital Coventry and Warwickshire NHS Trust 及其他领先团体一起赢得了 PathLAKE(ibm.com 外部链接)项目合同。PathLAKE 是英国政府的一项举措,旨在新建五个数字病理与成像卓越中心。

凭借 IBM 的全球医疗服务经验和 Meridian IT 对 AI 解决方案的深入了解,我们可以有效地将先进的精准诊断试验技术推向全球市场。 David Browning 首席执行官 Oxford Cancer Biomarkers
案例成果
挽救生命,造福患者

通过 IBM 人工智能驱动的图像分析功能,OCB 预测患者风险状况的能力发生了转变。Browning 回忆说:“IBM PowerAI 一投入使用,我们就知道它将对我们处理组织样本的能力产生巨大影响。我们以前需要几个月乃至几年的时间才能完成新模型的构建和测试工作,而现在我们只需几个小时就能完成。”

OCB 提供的见解有助于在癌症手术后做出更明智的临床决策,从而改善患者的治疗效果。尽量减少过度化疗后,医疗成本也随之降低。

“在癌症治疗过程中,时间至关重要,”Browning 表示,“有了 IBM 技术,我们就能让临床决策者更快了解患者的复发风险以及患者可能对化疗产生的反应,从而挽救生命。我们还可以帮助医疗保健提供方提高资源利用效率。”

OCB 正在与 Meridian IT 和 IBM 一起努力缩短增强型 ColoProg 平台的上市时间,使其尽早开始为患者提供价值并创造收益。该公司还在着手研究如何将这一解决方案扩展应用于乳腺癌和前列腺癌。

Browning 总结道:“与 IBM 和 Meridian IT 联手解决结直肠癌诊断和治疗方面的问题不过是精彩合作之路的开端。凭借 IBM 的全球医疗服务经验和 Meridian IT 对 AI 解决方案的深入了解,我们可以有效地将先进的精准诊断试验技术推向全球市场。”

Oxford Cancer Biomarkers 徽标
Oxford Cancer Biomarkers (OCB)

Oxford Cancer Biomarkers(ibm.com 外部链接)是牛津大学旗下衍生公司,旨在实现癌症风险的早期预测,提高癌症治疗的精准度,从而推动个性化医疗的发展。为实现这一目标,该公司使用各种平台整合了研发团队和合作伙伴提供的生物标志物技术。

脚注

© Copyright IBM Corporation 2018. 1 New Orchard Road, Armonk, New York 10504-1722 United States. 2019 年 2 月在美国制作。

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