前列腺癌是全世界男性第二大癌症，随着中国人口老龄化和生活方式的西化，近年来我国前列腺癌发病率现已位居我国男性恶性肿瘤第六位。临床实践发现：50岁以上健康男性体检中，1/3的男性B超发现有前列腺结节，近10% 出现肿瘤指标PSA异常升高，这些“可疑信号”给“患者”带来了巨大的心理压力。目前，全球各大临床指南推荐磁共振（PI-RADS评分）进一步确诊。然而，PI-RADS评分存在两大缺陷（1）主观性缺陷——该评分依赖放射科医生经验判断。研究显示不同医生间判读差异高达30%（2）准确性缺陷。PI-RADS评分分为1-5级，对应不同癌变可能性。即使是最有经验的医生给出了“准确”的PI-RADS 评分，也无法“准确”判断有无肿瘤。因此，亟需一种高效、准确且无创的预测工具，用于辅助“临床可疑”患者的诊断和恶性程度分级。

该研究开发并验证了一个基于多中心真实临床数据的用于前列腺癌高效、准确且无创诊断和分级的影像-病理基础模型，展示了人工智能（AI）结合MRI如何定量反映前列腺肿瘤的病理特征，进一步增强了AI基础模型在临床实践中用于癌症高效、准确且无创诊断和分级的潜力，有望显著减少不必要的前列腺穿刺活检，有效降低患者痛苦和并发症风险，最终为前列腺癌患者带来更舒适、安全的诊疗体验与福祉。

研究团队招募了来自多个中心的回顾性和前瞻性患者队列（n = 5747），并收集了放射学、病理学和临床检查数据。AI模型的评估涵盖了时间外部测试、空间外部测试、人口外部测试及前瞻性测试。为减少图像序列遗漏、过拟合和仪器差异带来的负面影响，研究使用了1,296,950对影像数据进行基础模型的构建，集成了自监督学习、任务多重学习、Transformer及基础模型迁移学习技术，显著提升了预测性能。

研究团队设计的AI模型（MRI-based Predicted Transformer for Prostate Cancer，MRI-PTPCa），通过三个磁共振影像序列（T2WI、DWI、ADC）预测只有在病理评估中才能获得的肿瘤侵袭性信息，从而辅助临床医生诊断前列腺癌、临床显著前列腺癌及病理分级。回顾性研究中，7个机构、4个医疗中心和一个国际数据集参与了多中心测试。前瞻性研究则通过将AI模型作为独立系统、平行系统和预警系统进行测试。

在实际测试中，MRI-PTPCa的预测结果与病理学评估结果具有显著一致性（P<0.001），并且优于临床评估和其他预测模型（前列腺癌AUC = 0.983，95%置信区间（CI）0.98-0.986；临床显著前列腺癌AUC = 0.978，95% CI 0.975-0.98；分级准确率 = 89.1%，95% CI 88.2%-89.9%）。值得注意的是，基于MRI-PTPCa与多参数MRI联合使用，在非侵入性诊断和分级方面，其表现与病理评估不相上下。MRI-PTPCa有望成为一种新型的非侵入性前列腺癌诊断和分级工具。

在可解释性方面，研究团队将影像、前列腺根治术大切片、人工智能可视化热图与量化特征进行了对照分析，以从放射学、病理学和血液学的角度解释MRI-PTPCa模型的优越性能。结果表明，MRI-PTPCa得分与真实的格里森分级之间存在显著正相关。基于类别激活映射（Class Activation Mapping，CAM）的注意力热图突出了对预测结果做出贡献的关键区域和范围。此外，T2WI、DWI和ADC在前列腺癌的诊断和分级中的贡献性也通过量化分析，证明了它们与PI-RADS专家共识的高度一致性。MRI-PTPCa的融合特征与前列腺肿瘤中的细胞强度、形态和纹理信息显著相关（p<0.01），进一步验证了影像学与病理学关联的可行性。MRI-PTPCa中的多参数MRI特征在前列腺癌的病理表型中具有显著性，包括非前列腺癌、前列腺癌和临床显著前列腺癌。基础模型的编码特征还与tPSA、fPSA和f/t PSA呈现显著相关性，为前列腺癌的分子层面信息提供了有力支持。

任善成

上海长征医院泌尿外科主任

主任医师、教授、博士生导师

国家杰出青年科学基金获得者、教育部青年长江学者、国家重大科技专项首席科学家，享受国务院政府特殊津贴，国家重点学科带头人，上海市重点学科带头人，全军临床重点专科主任，全军泌尿外科中心主任，上海市一带一路泌尿系统肿瘤国际联合重点实验室主任

临床主攻方向为泌尿系统肿瘤特别是前列腺癌的微创手术和综合治疗，主刀完成泌尿系统微创手术逾5000例、其中机器人手术4000余例，完成亚洲首例单孔机器人前列腺癌根治术和经会阴机器人前列腺癌根治术，获达芬奇机器人手术中国十万例杰出贡献奖；作为首席科学家，主持研发舰载手术机器人系统“海图”，完成首例跨洲超远程舰载机器人手术

主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、军队后勤科研重点项目等国家和省部级课题计划30余项，获批国家发明专利17项；代表性成果发表在Nat Med、Nat Genet、Nature Cancer、Cell Res、Nat Cell Biol、Mol Cell、 J Clin Invest、Nat Commun、Eur Urol等国际权威期刊，总影响因子800余分，其中IF>20分11篇、IF>10分10篇，3篇论文被评为ESI高被引论文；主编/副主编中英文专著3部

担任国家自然科学基金委医学科学部咨询委员会委员，亚洲泌尿外科机器人学会学术委员会主席、中华医学会泌尿外科分会青年委员会秘书长、中国医师协会泌尿外科医师分会委员、上海市医师协会泌尿外科医师分会副会长，系《中华泌尿外科杂志》编委、Asian Journal of Urology执行主编、Cancer Biology & Medicine和Military Medical Research编委

以第一完成人获教育部科技进步奖一等奖、上海市自然科学奖一等奖，获树兰医学青年奖、上海市卫生系统青年人才最高奖“银蛇奖”一等奖；入选“国之名医·青年新锐”、 张江国家自主创新示范区杰出创新创业人才等10余项人才计划

来源：上海长征医院