MeWM：使用3D扩散模型模拟不同治疗方案下的肿瘤形态演变的AI医学大模型

MeWM医学世界模型（Medical World Model，MeWM）是由香港科技大学（广州）与约翰霍普金斯大学等机构联合提出的一种创新性人工智能系统。该模型通过模拟疾病演变并预测不同治疗方案下的肿瘤变化，为临床决策提供可视化依据，显著提升了精准医疗的能力。

MeWM功能特点：

1、肿瘤演变模拟：

– MeWM使用3D扩散模型模拟不同治疗方案下的肿瘤形态演变，能够生成逼真的术后肿瘤图像。这些图像可以帮助医生在术前直观地评估治疗效果。

– 在视觉图灵测试中，MeWM生成的图像被误判为真实图像的比例最高，specificity高达79%，远超现有方法。

2、生存风险评估：

– 通过生存分析模型，MeWM可以预测不同治疗方案下患者的预后生存风险。其评估结果在准确性上大幅超越传统多模态大模型。

– 在实验中，MeWM的生存风险预测模型的MSE值降至0.2142，显著优于传统Cox模型。

3、临床决策优化：

– MeWM构建了一个从“方案生成-模拟推演-生存评估”的自动化、可视化优化循环，支持癌症介入治疗规划。

– 在肝癌动脉化疗栓塞（TACE）治疗方案选择中，MeWM显著提升了介入医师的决策准确性，将F1分数提高了13%。

4、技术架构：

– 策略模型（Policy Model）：基于视觉-语言模型（如GPT-4o），从CT影像和治疗目标中生成满足临床规则的候选治疗方案组合。

– 动态模型（Dynamics Model）：利用3D条件扩散模型，根据不同的治疗方案模拟术后肿瘤的形态变化。

– 逆向动态模型（Inverse Dynamics Model）：对模拟生成的术后肿瘤图像进行生存风险评估，动态优化治疗方案。

5、应用场景：

– 术前规划与方案优化：MeWM可以为医生提供术前规划的智能助手功能，帮助优化治疗方案。

– 作为“第二阅片医师”：MeWM有望作为“第二阅片医师”融入临床实践，辅助医生在术前更有效地预判治疗结果。

– 个性化治疗支持：MeWM支持个体化、数据驱动的治疗决策，为精准医疗提供了有力支持。

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