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《柳葉刀·數(shù)字醫(yī)療》:AI“看面相”知生死?哈佛團隊開發(fā)AI模型可通過普通面部照片識別預測癌癥患者死亡風險
發(fā)布時間:2025-06-09 13:26:55 瀏覽: 次
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美國哈佛醫(yī)學院的Hugo J W L Aerts團隊開發(fā)了一個名為FaceAge的深度學習模型,可通過普通面部照片估算個體的生物學年齡,用于輔助癌癥患者的生存期預測。
2.FaceAge在多個臨床隊列中表現(xiàn)出穩(wěn)定的預后能力,每增加10歲,患者死亡風險上升約11%–15%。
3.除此之外,F(xiàn)aceAge在癌癥末期患者的預后評估中表現(xiàn)優(yōu)秀,可協(xié)助醫(yī)生更好地預測患者的生存期。
4.最后,研究者們發(fā)現(xiàn)癌癥患者的FaceAge年齡平均比實際年齡高出4.79歲,提示FaceAge可作為反映疾病負擔的生物年齡指標。
算命的,可以通過面相聊出你的前世今生。治病的,早至幾千年前中醫(yī)就有了“望診”,而后現(xiàn)代醫(yī)學的研究也發(fā)現(xiàn)面部變化的確與我們的身體健康息息相關,科學家們甚至想到啟用AI來讀取和整合細致入微、不可勝數(shù)的人臉信息,從而用于醫(yī)學診斷。
說來說去,“看面相”的診斷意義算是在中西醫(yī)領域都得到了認可。但是,你可曾聽聞,還能用AI“看面相”來預知患者的治療結果?
美國哈佛醫(yī)學院的Hugo J W L Aerts團隊開發(fā)了一個名為FaceAge的深度學習模型,可通過普通面部照片估PG電子網(wǎng)站算個體的生物學年齡,用于輔助癌癥患者的生存期預測。
經(jīng)驗證,該模型在多個臨床隊列中表現(xiàn)出穩(wěn)定的預后能力:FaceAge每增加10歲,患者死亡風險上升約11%–15%,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)年齡指標,所有癌癥類型均適用。尤其在末期癌癥患者的預后評估中,F(xiàn)aceAge可以協(xié)助醫(yī)生更好地預測患者的生存期,從而更科學地制定姑息治療策略。
當前醫(yī)生在判斷患者是否適合接受癌癥治療時,主要依賴主觀印象或功能評分,這種方式既不精確,也難以反映患者真實的生理狀態(tài)??紤]到癌癥及其治療本身可能加速衰老,Hugo J W L Aerts團隊希望借助深度學習技術,通過分析面部圖像來估算生物年齡,提供一種客觀、量化且易獲取的評估方法,以提升臨床預后判斷的準確性,輔助醫(yī)生做出更合理的治療決策。
FaceAge的開發(fā)基于深度學習的兩階段流程:面部檢測和特征提取。首先,使用級聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(CNN)對面部進行定位和預處理,測試精度達到95%。接著,采用Inception-ResNet v1網(wǎng)絡對面部特征進行編碼,并通過回歸模型進行生物年齡預測。
訓練數(shù)據(jù)來自IMDb-Wiki和UTKFace兩個公開數(shù)據(jù)集,共選取了58851張60歲及以上個體的面部照片,經(jīng)過數(shù)據(jù)增強、重平衡和質(zhì)量評估等處理,確保了訓練數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
為驗證FaceAge的臨床效用,研究者們將模型用于來自荷蘭和美國的多個臨床隊列,結果均表現(xiàn)出了顯著的生存期預測能力。相比之下,任意隊列中,實際年齡與生存期的關聯(lián)均不顯著。
具體來看,在包含4906名非轉(zhuǎn)移性癌癥患者的MAASTRO隊列中(中位實際年齡66歲),無論患者實際年齡如何,F(xiàn)aceAge預測其面部年齡每增加10歲,患者死亡風險增加15.1%(HR=1.151,p=0.013)。FaceAge在乳腺癌、泌尿生殖系統(tǒng)癌癥、胃腸癌等所有癌癥部位的預后預測中均表現(xiàn)優(yōu)秀,在調(diào)整了年齡和性別后依然具有顯著的預測作用。
哈佛胸部癌癥隊列(Harvard Thoracic cohort)包含573名胸部癌癥患者,主要為非小細胞肺癌患者。在該隊列中,F(xiàn)aceAge預測的面部年齡每增加10歲,患者死亡風險增加14.8%(HR=1.148,p=0.011)。
研究者們嘗試將FaceAge與TEACHH模型結合使用,該模型是一個專門用于末期癌癥患者的臨床風險評分工具,綜合考慮了病理類型、治療意圖、功能狀態(tài)和轉(zhuǎn)移部位等多個臨床因素,幫助醫(yī)生評估患者在接受姑息治療時的預期生存期,輔助治療決策。在原有TEACHH模型的基礎上,研究者們將FaceAge替代了傳統(tǒng)的實際年齡,結果顯示模型的預測能力得到提升,在高風險組與低風險組之間,生存期的區(qū)分更加明顯。
此外,研究者們還將AI與人力進行了一場比較。他們發(fā)現(xiàn),在預測接受姑息治療的癌癥末期患者6個月生存期時,表現(xiàn)最好的醫(yī)生可明顯區(qū)分高低風險患者,而最差者則無法區(qū)分。單看面部照片時,醫(yī)生預測準確性較低,AUC值為0.61,加入病歷信息后提升至0.74,若再結合FaceAge模型則進一步提升至0.80,幾乎與FaceAge模型單獨預測(AUC=0.81)相當。
最后,研究者們評估了FaceAge作為生物衰老標志物的潛力。在146名非小細胞肺癌患者的基因分析中,F(xiàn)aceAge與衰老相關基因CDK6顯著相關,而實際年齡則無此關聯(lián),提示FaceAge可能反映了更真實的分子衰老過程。
另外,結合PG電子網(wǎng)站非癌癥患者隊列,研究者們發(fā)現(xiàn)癌癥患者的FaceAge年齡平均比實際年齡高出4.79歲(p<0.001),而非癌癥人群幾乎沒有差異(平均僅高出0.35歲);非侵襲性的乳腺導管原位癌和良性腫瘤患者介于兩者之間,進一步印證了FaceAge可作為反映疾病負擔的生物年齡指標。
綜上所述,F(xiàn)aceAge不僅能夠準確預測癌癥患者的生物年齡,還能為生存期預測提供重要的輔助支持,特別是在末期癌癥患者的臨床決策中具有實際應用價值。