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胃有病，舌先知！浙江省肿瘤医院程向东教授团队重大研究登上《柳叶刀》子刊

2023年02月12日

来源：浙江省肿瘤医院订阅号

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胃癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，也是癌症相关的第三大死亡原因。最新数据表明，2020年全球新增胃癌 109万例，死亡77万例；其中，中国新增48万例，死亡37万例，约占世界的一半。

目前胃癌的诊断和筛查仍依赖胃镜检查，但由于其侵入性、高成本和需要专业内镜医生，胃镜的应用受到极大限制。此外，由于早期缺乏典型症状，临床疾病标志物的特异性和敏感性较差，超过60%的患者在诊断时出现局部或远处转移。而局限性早期胃癌患者的5年生存率超过90%，中晚期患者的5年生存率不足30%。因此，迫切需要新的胃癌诊断或筛查方法来提高胃癌的早期诊断率，改善该人群的预后。

中医药是中国人几千年来根据经验应用总结保留的医学科学和文化遗产。四诊合参和辨证论治是中医理论的核心和瑰宝，而其中的舌诊是四诊中最为直观和常用的方法。中医学认为“舌为脾之外候，舌苔由胃气熏蒸而成”，可见舌象与脾胃关系最为密切，其变化也能客观反映胃部健康状态。

现代研究表明，舌象和舌苔的变化与口腔/舌苔微生物群密切相关，而口腔微生物与胃炎、肝癌、结直肠癌等疾病相关。

基于此，团队研究了舌象与胃癌的关系并结合人工智能（AI）开发了基于舌象的胃癌诊断新技术。相关研究成果于2023年2月6日以“基于舌象的胃癌机器学习诊断工具开发：一项前瞻性多中心临床队列研究”（“Development of a tongue image-based machine learning tool for the diagnosis of gastric cancer: a prospective multicentre clinical cohort study”）为题发表于《柳叶刀》子刊《eClinicalMedicine》。

在本研究中，团队开展了一项前瞻性多中心临床研究，从中国10个中心招募了937名胃癌患者和1911名非胃癌参与者（健康人、浅表性胃炎、萎缩性胃炎），应用AI深度学习的方法，建立了3种完全不同的诊断模型（APINet模型、TransFG模型和DeepLabV3+模型，排除单一模型带来的结果偏差），以评估舌象在胃癌诊断中的作用。此外，从另外7个中心招募了294名胃癌患者和521名非胃癌参与者进行独立外部验证（图1）。

图1：研究设计

结果表明三种基于舌象的AI模型，对胃癌诊断的内部验证AUC值为0.88-0.92，灵敏度为0.83-0.88，特异性为0.78-0.81，准确度为0.81-0.83；在独立的外部验证中AUC值为也可以达到0.83-0.88，敏感度达到0.84-0.90，特异性达到0.70-0.70，准确度达到0.75-0.77。

此外，我们进一步比较了基于舌象的诊断技术与现有8种血液肿瘤指标对胃癌的诊断价值差异。在内部验证中的8种血液肿瘤指标的联合诊断AUC值为0.67-0.69，外部验证中为0.64-0.68，显著低于舌象诊断技术。

最后，团队设计了血液指标和舌象的融合模型，融合模型的内部验证的AUC值为0.92-0.94，外部验证AUC值为0.8-0.89，略高于仅使用舌象诊断模型获得的AUC。由此可见，基于舌象的诊断技术可以作为胃癌稳定的诊断工具，且诊断价值明显优于现有8种血液肿瘤指标的联合，而舌象和血液肿瘤指标的融合可以进一步提高单独舌象的诊断价值（图2）。

图2：舌象、血液肿瘤指标、舌象和血液肿瘤指标融合的诊断价值

进一步对AI诊断模型进行溯源，我们发现3种AI诊断模型都是关注于舌面，均排除了背景对模型的影响。

此外，模型应用概率来判断胃癌，模型把概率大于等于50%的舌象诊断为胃癌，反之为非胃癌；结果可见，大部分概率分布于两侧，中间40-60%概率的占比较少，这表明舌象对胃癌与非胃癌的区分较好（图3）。

最后，我们进一步分析模型对舌象的区分，随着概率的逐步增加，舌苔逐步增厚，红舌和青紫舌比例逐步增多，胃癌舌苔多表现为黄厚腻苔或者白腻苔，这与中医胃癌病机不谋而合。胃癌属于中医噎膈”“反胃”“症瘕”“积聚”“胃脘痛”“痞满”等范畴。中医认为胃癌乃情志抑郁、饮食不节等导致脾胃受损、水液运化失司，湿聚成痰，日久化热成毒，湿热痰毒瘀结于内而致。湿热痰毒瘀结于内则舌苔多表现为黄厚腻苔或者白腻苔，红舌及青紫舌比例增加。

图3：AI诊断模型的溯源

浙江省肿瘤医院程向东教授为该研究的通讯作者，浙江省肿瘤医院中西医结科副主任中医师袁莉为第一作者，西湖大学杨林教授和张士川博士、浙江省肿瘤医院徐志远教授、中国科学院基础医学与肿瘤研究所覃江江教授为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省中医药重大专项等的经费支持。

程向东教授是国家重点研发首席专家，中国抗癌理事会副理事长、中国医师协会肿瘤外科医师委员会副主任委员，中国抗癌协会胃癌专业委员会副主任委员。作为浙江省胃癌学术带头人、浙江省上消化道肿瘤防控与诊治重点实验室主任，长期致力于胃癌早期发现、进展期手术治疗、晚期胃癌转化治疗及中西医结合治疗等方面研究。该研究即是程教授曾于浙江省中医院工作期间，发现大量胃癌患者舌象均显著区别于健康人，从而与西湖大学人工智能与生物医学影像实验室负责人杨林教授团队合作，开发基于舌象的胃癌诊疗技术。

该研究首创了基于舌象的胃癌诊断与筛查新技术，并自主研发了“便携式舌象采集分析仪”，申请了相关专利8项，正在推动其转化应用。考虑到舌象诊断的无创、便捷、经济等优势，这将带来巨大的社会经济价值。此外，该研究建立在中医理论的基础上，并溯源阐述了中医舌诊理论及“舌为脾之外候，舌苔由胃气熏蒸而成”等理论的科学性，应用现代科学技术丰富了中医理论的科学内涵，为推动中医诊疗技术的现代化应用做出了前沿探索。

实验室简介

浙江省上消化道肿瘤防控与诊治重点实验室依托浙江省肿瘤医院与中科院医学所，形成了以临床医学、药学、生物化学、人工智能、生物信息等多学科交叉、医工研深度融合的创新团队，围绕上消化道肿瘤“多维早筛技术研发及防控体系构建、临床智能诊疗关键技术研发与应用、疾病机制与干预策略研究”三个研究方向。通过“临床医生发现和提出问题—多学科交叉分析和探索—医工研深度融合研究—提出解决方案—进行临床验证和转化”的分工协作思路，深化院所融合，为浙江乃至全国的上消化道恶性肿瘤防控与诊治提供新方法和新策略。