基于神经网络与知识驱动专家推理的SRS治疗混合智能系统（THINKERS）：一种用于前庭神经鞘瘤的专家组合型人工智能模型

《Journal of Neuro-Oncology》：Therapeutic Hybrid Intelligence with Neural and Knowledge-based Expert Reasoning for SRS (THINKERS): a mixture-of-experts AI model for vestibular schwannoma

　　

摘要

背景

对于前庭神经鞘瘤，伽马刀放射外科手术后的预后预测主要仍依赖于肿瘤大小、Koos分级、基线症状、耳蜗剂量限制以及医院的临床经验，而非针对肿瘤进展和功能预后的个性化评估。为此，我们开发了THINKERS-VS这一基于专家组合的人工智能框架，用于预测伽马刀手术后的肿瘤进展和症状变化。

方法

我们对接受伽马刀手术治疗的前庭神经鞘瘤患者进行了回顾性单中心研究。利用治疗前的各种数据来训练一个结合离散时间生存分析的专家组合神经网络。该模型涵盖了人口统计学、临床特征、肿瘤相关因素以及放射外科手术相关参数。主要评估指标为3个月、6个月、12个月、18个月、24个月、32个月、48个月和60个月时的肿瘤进展情况。次要评估指标包括新出现的或加重的听力损失、平衡障碍、眩晕、头晕和耳鸣等症状。内部验证采用分组5折交叉验证法以及分组保留测试法，性能评估则通过AUC值和布里尔分数来完成。

结果

本研究共纳入686名患者，其中位年龄为59.5岁，肿瘤体积的中位值为0.746立方厘米，规定的放疗剂量中位值为12.0戈瑞，中位随访时间为52.3个月。THINKERS-VS在各个评估时间点上都能有效区分肿瘤进展情况，AUC值在0.807到0.859之间。在60个月时，AUC值为0.807，布里尔分数为0.012。在症状变化预测方面，听力损失的保留测试AUC值为0.875，平衡障碍为0.844，眩晕为0.813，头晕为0.884，耳鸣为0.839。

结论

THINKERS-VS为前庭神经鞘瘤患者提供了经过内部验证的个性化肿瘤进展和症状变化预测框架，同时还能推荐出能带来最佳治疗效果的肿瘤边缘剂量。

临床试验编号

无。