3-5微米厚的病理切片中,藏着生与死的答案,而显微镜下的百年传承正在迎来AI革命。
近日,西湖大学发布全球首个融合镜下视野和全场图的多模态病理大模型DeepPathAI,可实现从样本处理到病理报告生成全链路的智慧化升级,覆盖40多个癌种。
这项历时5年的研究成果,始于从海量文献书籍的数据中“淘金”,由人工智能与生物医学影像实验室负责人杨林教授,带领一群年轻人组成的团队完成。
杨林教授
目前,DeepPathAI即将在杭州市第一人民医院“上岗”。大模型驱动的AI,正在成为病理医生的“第二双眼睛”和“第二个大脑”,重塑传统病理工作流程。
而对于医疗资源匮乏的偏远地区来说,AI也可以成为打开公平医疗之门的一把钥匙,让优质诊断服务突破地域限制,惠及更多患者。
覆盖40多种癌症类型
从19世纪“细胞病理学之父”鲁道夫·魏尔肖在显微镜下观察细胞开始,病理图像一直是癌症等疾病诊断的“金标准”。病理医生通过对病理图像的判读,来确定患者的癌症等级,以及将采用怎样的治疗方案。
然而根据中国肿瘤登记年报测算,目前,我国每年新发癌症病例约为406万,病理医生却只有2万名左右,存在巨大的人才缺口。
此外,传统的病理诊断,依赖显微镜下图像分析,需要在亿万细胞间寻找病变的蛛丝马迹,这一过程既耗时又易受主观因素影响。
而AI,恰好擅长“大海捞针”。
2017年,谷歌DeepMind团队首次让AI“阅读”乳腺癌病理切片,成功识别癌变区域。当时他们所用的深度神经网络框架,便是基于战胜了人类围棋冠军的AlphaGo。
8年后,杨林团队走得更远——联合多家顶尖医疗机构,整合百万级多模态数据,自主研发临床级多模态病理大模型DeepPathAI,可支持宫颈癌、肺癌、乳腺癌、胃癌等40多种癌症类型的互动式诊断。
“国际上现有开源大模型大多适用于部分研究和测试场景,性能有限,且通常不提供完整的数据集支持,难以满足大规模临床应用的需求。所以,我们要自主开发病理基座大模型,完整嵌入整个临床流程。”见到杨林,是在西湖大学举行的首届数智病理西湖峰会上,他是大会执行主席,也是分享嘉宾。
出席这场峰会的,有中科院院士、高校人工智能专家,还有全国多家三甲医院院长以及超过百位病理科主任等,大家共聚一堂探讨大模型时代的数智病理。
在开幕致辞中,西湖大学校长施一公提道:“当科研真正进入临床,跨界融合的生命力一定会凸显出来。”
半秒完成镜下分析
结构化报告自动生成
眼下,病理大模型是AI+医疗领域的一大研究焦点,也是攻克难点。比如哈佛医学院2024年发布计算病理学视觉语言基础模型UNI和CONCH,2025年初多模态全切片基础模型“泰坦”问世;微软研究院也于去年推出全切片数字病理学模型GigaPath。
在杨林看来,“大一统”是DeepPathAI的核心优势。日常病理诊断中,医生既会用显微镜观察局部细节(镜下视野图),也会查看全场图以了解整体情况。“目前的大模型通常只能处理其中一种,而我们将两者结合,构建了首个融合镜下视野和全场图像的多模态病理大模型框架。”
除了大模型的基础理论研究,这个团队也正在将AI的力量注入常用的光学和硬件设备中,成为病理医生的智能小助手。
显微镜搭载DeepPathAI后,只需将病理切片置于显微镜下,大模型即可实时读取镜下视野图像,并在0.5秒内提供定量分析和判读提示。
遇到疑难区域,病理医生也可以一键采图向DeepPathAI提问,获得关于该视野图像的回答;还可以在数据库中“以图搜图”,找到类似病例和诊疗信息,实时查询相关文献,进一步辅助诊断。
而全切片扫描仪搭载DeepPathAI后,能对40多个癌种进行智能分析,算法模块覆盖细胞病理、组织病理、免疫组化和分子病理等。它还支持多种组织切片的智能分析,定位癌变区域,自动完成疾病分型。
想象一下,在忙碌的工作中,医生们只需启动扫描仪,DeepPathAI就会在后台默默工作。第二天,就能看到一份AI填写的结构化报告。当然,病理医生仍需完成最后报告的核验、审批和最终签发。
这场变革不止于硬件。当DeepPathAI深度集成到病理信息管理系统,语音交互让病史查询变得轻松自然,智能校对还能敏锐捕捉诸如“女性前列腺”之类的手误……
很快,杭州市第一人民医院就将迎来这位“新同事”的正式上岗。
将临床和研究深度融合
从事计算机病理学超20年,杨林的最大感受就是:“这个领域太卷了,大家都在拼命往前跑。”他展示了一张病理大模型研究历程的时间轴图表,上方是西湖大学的相关研究,下方是哈佛、斯坦福、微软等国际顶尖团队的成果,你追我赶。
这位从西安走出来的科学家,人生轨迹充满了跨界色彩。本硕就读于西安交通大学,2002年获得图像处理与模式识别硕士学位,随后赴美深造。在罗格斯大学攻读博士期间,他同时师从计算机专家和病理学家两位导师,由此开启AI与医学交叉研究的学术生涯。
2009-2015年,杨林先后在美国多所知名高校任职,从罗格斯大学的病理学系、放射学系,到佛罗里达大学的生物医学工程系、计算机系,并在那里获得终身副教授。
2017年,他回国创业,在杭州创办迪英加科技有限公司,现已成为杭州准独角兽企业,致力于将AI技术和数智病理深度融合。
“当时发现学术论文已经发了很多,但似乎都还没有真正抓到本质问题。”杨林回忆道,“在我现在所处的职业阶段,最在意的只有工作影响力。而深入临床一线后发现,只有真正理解临床需求,才有机会挖掘到具有更大范围影响力的学术研究问题。”
3年后他再次转身,加入西湖大学工学院,成立人工智能与生物医学影像实验室,逐步建立起针对不同疾病的研究项目。杨林意识到:“临床中有很多迫切需要解决的基础理论问题,这些基础理论问题就必须回归学术研究,比如模型泛化问题,这些需要长期投入的基础性工作更适合高校环境。”
初到西湖大学的那两年,他带领团队埋头于海量数据的收集与清洗工作。“我们整合了网络公开资源、专业书籍、共识指南等,也和全国上百家三甲医院合作,最终建立起百万级别的病理图文数据库。”
2023年,团队发布首个成果——医学数据库PathAsst,包含130亿参数、700万医学文献;2024年,连续发布4个病理基础大模型,并获得领域顶级会议MICCAI 2024的Young Scientist Award。
从学者到创业者,再回归学术,成就了杨林临床和研究全面融合的独特视角。
让病理医生有机会多吃上一顿热饭
2023年初,国家多部门联合印发《加速消除宫颈癌行动计划(2023-2030年)》,加快推进我国宫颈癌消除进程。面对每年3亿适龄妇女的筛查需求,传统病理诊断模式面临巨大压力。
“在做了100万例人工智能的分析比对后,我们看到DeepPathAI的阳性检出率,比传统的第三方高出约2个百分点。”
这个数字的背后,是AI对宫颈癌筛查流程的重构——大模型负责海量样本的初筛,医生可更专注于阳性病例的复诊,阅片效率和诊断准确率都能得到提升。事实上,早两年,新疆地区农村妇女的“两癌”(乳腺癌、宫颈癌)筛查中,已经用上了杨林团队研发的人工智能解决方案。
杨林自称是“科技的乐观主义者”“理想的现实主义者”。“AI不会取代医生,但会重塑医疗场景。”在他看来,技术终将回归服务本质——减轻医生负担,弥合医疗鸿沟。
在那天的峰会上,杨林用了一个小故事,结束了关于“从DeepSeek到DeepPathAI”的分享:在过去几年交流的数百位病理主任中,他注意到其中一位的办公室里总是放着很多方便面。追问之下才知道,这位主任每天都要等冰冻室送来切片,只能用泡面当晚饭。
“而我们努力在做的,就是让这样的病理医生可以早点回家,吃上一顿热饭。”
文 | 童蔚
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