研究人员正在研制一种基于人工智能的药物来精确诊断消化道癌症

美国看病服务机构和生元国际了解到，萨斯喀彻温省大学领导的研究小组(USask)研究员汗瓦希德已获得250000美元的联邦研究基金的新领域创建一个新的pill-sized胶囊,它使用人工智能(AI)使遥感诊断胃肠道癌症和出血,比现在更精确地。

SmartCap是一款新一代的诊断工具，目前正处于原型开发阶段，它解决了使用了20年之久的无线胶囊内窥镜技术的缺陷，该技术目前用于检测胃肠道恶性肿瘤和出血。

SmartCap能够生成肿瘤和出血的特定位置数据，从而提高诊断的准确性。

通过瓦希德团队开发的独特跟踪系统，医生们将能够精确地跟踪智能胶囊的整个肠道航行过程，因为微型无线“智能”生物传感器可以检测和分析目标生物标记(疾病指标)，并与计算机等外部设备进行通信。

美国工程学院电子与计算机工程教授瓦希德说:“这个新工具可以使全世界胃肠道癌症的存活率提高一倍。”“这是第一个完全可追踪的‘智能’药丸，用于定向内窥镜检查(一种观察人体内部的非手术方式)，可以为患者定制。”

世界卫生组织(World Health Organization)估计，2018年新增胃肠道癌症病例460万，相关死亡人数为330万。在这些癌症中，约有三分之二在晚期被发现，但通过早期诊断和治疗，患者的存活率几乎翻了一番，达到83%。

小组成员还包括医学院生物化学、微生物学和免疫学副教授Kiven Lukong，医学影像教授Paul Babyn，以及电子和计算机工程副教授Francis Bui。卡尔加里大学(University of Calgary)人工智能专家斯维特拉娜·亚努斯克维奇(Svetlana Yanushkevich)教授正在参与该项目。

虽然使用微型摄像机的无线胶囊技术目前是在3到10米长的小肠内捕捉图像的唯一选择，但目前的设备无法精确地跟踪肠道，使医生无法确定癌症、息肉或出血的位置。

小肠的不自主运动使确定胶囊的进展更加困难。

瓦希德说:“这就像试图在黑暗中追踪没有参考点的东西，或者参考点本身在不断移动。”“这就是为什么20年来，尽管图像质量、无线传输、诊断工具和软件都有所改善，无线胶囊技术的硬件和本地化方面却没有任何变化。”

在设计SmartCap时，瓦希德的团队采用了一种“芯片上的实验室”的方法——将包括血样分析在内的多个实验室功能集成到一个芯片上。

SmartCap的电池电量是传统无线胶囊的两倍多，24小时的电池电量可以让检测一直持续到肠道末端，由于低功率荧光传感器、多光谱光传感器和定位技术，检测结果得到了改善——这些都是瓦希德实验室开发的。

机上的荧光传感器可以检测注射到病人体内的特殊染料与特定癌细胞结合产生的辉光，从而实时识别癌症及其位置。多光谱传感器阵列通过分析血液的颜色来确定通过胶囊凹槽的血液的血红蛋白浓度和氧饱和度，从而显示出出血是活动性的、慢性的还是血块。深度学习人工智能技术被用于提高准确性。

附着在胶囊侧壁上的微型图像传感器和“数字图像相关技术”——借鉴光学计算机鼠标的技术，将鼠标移动与光标关联起来——实时跟踪胶囊。一个测量速度和包膜方向的小单位提供数据，以协助定位肿瘤。

为了消除可能的误报，集成了一个小型的标准摄像头，但大多数情况下仍处于睡眠模式，只有当人工智能芯片怀疑存在恶性肿瘤时才会激活。

该团队已经为多光谱阵列申请了专利，并计划在荧光探测和定位技术以及SmartCap本身上跟进。