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喜报!全国一等奖+1

竞赛常胜的 武汉大学 2023-11-26













癌症肿瘤治疗难?

放疗技术有瓶颈?

武大学子关注痛点,走在前沿

开发了肿瘤放疗剂量预测系统

AI放疗攻坚队

在关注医学关怀患者的同时

也将中国研究生

人工智能创新大赛一等奖

收入囊中


要治疗肿瘤,也要保护器官


放疗,是现今较为常见的癌症治疗方法,但肿瘤放疗的剂量不好把握,吸入过多药剂可能会造成患者器官的位移和萎缩。武汉大学的罗勇教授和武大中南医院以及协和医院有关于肿瘤放疗的项目合作,他指导的“AI放疗攻坚队”在跟随学习的过程中耳濡目染,对自适应放疗的应用也有了一定的接触。意识到癌症、肿瘤治疗的重重困难,以及患者们缠绵病榻的痛苦后,他们下定决心要做点什么。

“我们了解到医生和临床的需求,看到了患者放疗前后的痛苦。医生们希望可以在治愈患者癌症的情况下,尽可能多的保护危及器官。”这正是团队队长杨博瀚的设计灵感来源——运用自己在医疗影像方面的专业知识,结合日趋成熟的AI技术,设计出可以帮助医生更好地估测放疗剂量的系统,以此来减轻患者接受治疗过程中遭受的身体伤害。



“AI放疗攻坚队”因为参与“中国研究生人工智能创新大赛”而走到一起,队长杨博瀚来自卫星定位导航技术研究中心,国家网络安全学院的柳登攀、韩竹安是指导老师罗勇教授的学生,电气与自动化学院的穆泽雨则是合作单位的医生推荐的优秀学生,奇妙的缘分就此展开。


该赛是“中国研究生创新实践系列大赛”主题赛事之一,以“AI赋能、创新引领”为理念,提高研究生创新和实践能力,着力培养创新型、复合型、应用型高端人才,为人工智能领域健康发展提供人才支撑。“AI放疗攻坚队”与计算机学院的“材智先锋队”在本次比赛中同为一等奖


四名队员在指导教师杜博、罗勇的帮助下,剖析了当前肿瘤放疗存在的瓶颈,提出了前瞻性自适应放疗策略。通过患者对辐射的个性化反应,在深度学习算法基础上实现了器官剂量和形变的联动,最终开发了肿瘤放疗剂量预测系统。该系统能够实现前瞻性自适应放疗中关键的预测步骤,帮助医生优化放疗辐射剂量,在治愈癌症的同时更好地保护危及器官。


队长杨博瀚在硕士研究生阶段的研究方向就是医疗影像,在博士研究生阶段,他沿袭了硕士研究的方向,继续深造。“前瞻性自适应放疗相比于普通的自适应放疗,可以在保证疗效的情况下,降低患者的术后并发症概率。所以我觉得自己做的事情是很有意义,很有价值的。”杨博瀚说。


争分夺秒的攀爬之路


“理想很丰满,现实很骨感。”将灵感落实到现实并不容易。尽管团队的成果背后,是队长杨博瀚长达一年的沉淀和研究,但留给团队备赛的时间其实不算充裕。从初赛演示版本的系统到决赛完整、投入实际运行的系统,团队仅有不到半个月的时间准备初赛的作品,以及20天不到的时间用于系统完善,以用于决赛。


在这短暂又紧张的备战阶段,团队经历了一系列工作,包括可行性分析、模块整合、前端开发、数据库设计、后台开发、部署上线几个阶段,每一步都充满了挑战。比赛之初,由于编码模式完全不同,他们遇上了各模块之间“语言不通”的难题。正为此头疼不已之时,他们和师兄进行了长时间的沟通,终于想到了解决方案:将算法和在线系统视作两个独立的模块,令它们各自运行,但将数据统一写入相同的磁盘位置,读写分离,这样就完美地实现了“跨语言”、“跨模块”的逻辑交互。


进阶路上,他们一路摸索,边做边磨,一点一点将作品打磨至完美。为了让AI更加准确地预测放疗中器官的形变和位移,他们准备了两个数据集,以此为AI提供大量实际患者的影像数据,通过对危及器官的形变进行预测,帮助调整放疗剂量分布,从而保护器官,提高治疗效果。在数据和技术的支持下,他们成功实现了前瞻性自适应放疗,用成熟的系统指导临床操作,大幅提升了治疗精度。他们还创新性地运用剂量图建立了器官萎缩与剂量的关联,为治疗效果的验证提供了新的视角。



成功之路,维辛维艰。“关关难,关关过”的背后离不开良师益友的全力支持。指导老师提供了资金支持、学长对网络前端的技术进行指导、模拟答辩中评委不吝指点......一句“大家都是武大的,获奖了都是武大的荣耀”,让他们觉得,比赛中再多的辛苦他也觉得值了。


二位导师近乎苛刻的标准更是为团队的成功提供了坚实保障。长达50页的文档他们以句子为单位来修改;提交的视频他们以秒为单位提意见;PPT和海报他们以字词标点为单位打磨,整个过程可谓是“精雕细琢”。队员韩竹安表示,“没有老师的修改,我们就感觉差一口气。”


在比赛前三天,团队成员韩竹安不幸感染了新冠,高烧至39℃。原定两天要完成的工作,因为他糟糕的身体情况而有些“悬”。关键时刻,队长和指导老师同意韩竹安不必去现场答辩,让他有更多的时间进行工作。最终,韩竹安赶在了正式答辩的前几个小时,成功地完成了系统的开发。


队长杨博瀚在火车上和现场报道间隙见缝插针,细心地指导团队成员,答疑解惑,团队奋斗到最后一刻。顺利完成答辩后,大家都如释重负,一位同学更是“大胆”请求评委老师帮忙照相,为他们记录下了这一美好的时刻。



圆满收尾,扬帆再起航!


轻舟已过万重山,除了一纸奖状,他们在这段经历中也收获了不少“宝藏”。柳登攀说:“在比赛中,通过观看其他队伍的公开答辩,包括农药喷洒除病虫害、无人机和无人艇搜救系统、敦煌残卷修复、老人跌倒监测系统等,我们看到了AI在农业、军事、医疗、艺术等诸多领域的前沿应用。”不论是两位指导老师严谨的学术态度,还是队友间的紧密合作、默契配合,又或是全国一等奖的回报,都鼓舞着他们更加积极地追求自己的学术和职业目标。


谈到项目的未来发展,队长杨博瀚希望研发的系统可以利用预测结果来自动修改放疗剂量,使这一过程不再需要医生手动干预,而由AI系统自动完成。


对于学弟学妹们,队员穆泽雨鼓励大家积极参与各样的比赛,他认为在比赛中最重要的是要认真打磨所有提交的材料,特别是材料的格式和细节:文字类的要注意格式和规范;音视频类的要观众友好,形式多样;而展示类的则一定要足够简练。在此基础上,则一定要了解团队项目,理解技术和业务细节,清晰表达。比赛心态也是非常重要的部分,毕竟“良好的心态才能带来良好的状态”,他强调“参加比赛一定要放平心态,急功近利和知难而退都是不可取的”。













为者常成,行者将至

以AI+治疗为切入

以患者需求为导向

珞珈英才鼎力前行

于科研创新中

谱写青春之歌


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武汉大学-luojia1893-

封面图:彭敏

图片来自受访者

采访:李令仪

文案:毛东美 黄玥萱

编辑:艾芸萱

责编:苏睿遥


投稿邮箱:whu_luojiahao@163.com

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