50台のGeForce 1080 Tiで乳がん・脳腫瘍と闘った「アマチュア」プログラマー
(howardchen.substack.com)"すべてのヒーローがマントを着ているわけではない。"
- 2018年、X-Ray画像をアップロードするとAIで乳がんを診断してくれるサイトを公開したcoolwulfの話
- 完全無料。精度は90%に達する
- 乳がんは早期に発見すれば完治率が高いが、初期症状がはっきりしないため治療のタイミングを逃しやすい
- 最終的には医師が判断すべきだが、信頼できるAIで腫瘍を検出できるなら、早期発見につながるため十分に価値がある
- 最初に公開した投稿は大きな反響を呼んだが、公開したcoolwulfは自分を表に出さないまま姿を消した
- そして2022年、coolwulfはさらに重要な"脳腫瘍プロジェクト"で戻ってきた。相変わらず自分の身元を隠したまま…
- 記者が米国中西部に住むcoolwulfを訪ね、数回インタビューした内容
Coolwulfの本名はHao Jiang
- 南京大学物理学科で学士課程および博士課程を修了し、ミシガン大学で原子力工学・放射線科学の博士号を取得
- 彼は自身のキャリアをこう評価する
私のメインのキャリアは「医療画像」ですが、余暇にはオープンソースプロジェクトを開発する**「アマチュア」プログラマー**でもあります。
- 学生時代からコーディングをしており、GitHub以前はSourceForgeや自身のウェブサイトでサイドプロジェクトを進めていた
- 2001年にはMozillaのGeckoレンダリングエンジン関連プロジェクトに参加し、Firefoxの前身であるコードネームPheonixにも関わった
- 2009年からはホテルを格安で予約できるExp Deals Hotelというサイトを運営していたこともある
- ミシガン大学で医療画像を学んだ後、BrukerとSiemensでイメージングディテクタ製品の開発を指揮
- その後、テキサス大学の教授Weiguo Luとともに放射線治療関連のソフトウェア会社を立ち上げ、がん放射線治療およびAI技術製品を開発中
死を目の当たりにする
- このまま進んでいれば、彼はおそらくサイエンス系起業家になっていただろうが、
南京大学の同窓生が34歳で乳がんの治療時期を逃し、4歳の子どもを残して亡くなるのを目にした - 多くの乳がん患者が、がんを見つけるためのアクセス手段を持たないことで診断が遅れると知った
- そこで、適切な専門経験を持っていた彼に、AIでX-Ray画像を検出しようというアイデアが浮かんだ
データセット集め
- Coolwulfはまずフロリダ大学のウェブサイトからDDSMおよびMIASデータセットをダウンロード
- 当時はデータ形式が古く、標準的なDICOM画像ではなく、画像もまだフィルムスキャンだったため、特別なプログラムを書いてすべての情報を使える形に変換
- バルセロナ大学に非公開資料であるInBreast乳がんデータセットの提供を求めたりもした
- そうしながら多くの文書を読み、モデルコードを作成
ローカルGPUクラスターを構築
- モデルを効率よく訓練するには高性能なハードウェアが必要で、
自費で50基のNvidia GTX 1080 TiによるローカルGPUクラスターを構築 - 当時は暗号資産マイニングの影響で、50枚のグラフィックカードを揃えるのは簡単ではなかった
- 友人たちにNewegg/Amazon/Dellを探してGPUを確保してほしいと頼んだこともある
- 3カ月にわたって「無料AI乳がん検出」ウェブサイトを作り上げ、2018年に公開した
人々の反応
- どれだけ多くの人が利用したかは分からない。個人情報の問題からデータはサーバーに保存されないため
- しかし患者たちから多くの感謝のメールが届き始めた。特に中国からが多かった
- ユーザーたちは、医療資源が不足する遠隔地の人々のために、このウェブサイトで腫瘍を検出していた
- 数年前まではこの技術は今ほど一般的ではなかったため、coolwulfのプロジェクトはほぼ草分けだった
- このウェブサイトは業界で大きな注目を集め、復旦大学附属病院（上海にある国立大学）などからもメールで感謝が伝えられ、資金面・技術面で支援したいという意向も示された
- しかし、その全体をcoolwulfが一人で資金負担しており、しかも小さな額ではなかった
- なぜ有料化しないのかと問われると
「がん患者とその家族はあまりにも多くのものに耐えてきました。だから、誰もが彼らを助けたいと思っているはずです。私にはそれができる力があります」
- ウェブサイトだけでなくデスクトップ版もある
二度目の人生の転機
- 2021年にCoolwulfは二度目の人生の転機を経験する
- 同僚のいとこが治療の難しい脳腫瘍を患い、"全脳放射線治療（WBRT, Whole Brain Radiation Therapy）"を受けた
- 残念ながら、全脳放射線治療を受けて数カ月後に腫瘍が再発し、もはや手の施しようがなく死を待つしかなかった
- WBRTは放射線によって腫瘍を広範囲に除去する治療法で、がん細胞を除去する一方で正常な脳組織にも損傷を与え、病変の発生を抑える治療法だ
- もう少し砕けて言えば、WBRTは"無差別攻撃"に近い
- そのため、脳幹（Brainstem, 脳幹）や視神経（Optical Nerve）といった脳の重要構造の放射線量の限界を考えると、WBRTは一般に'一生に一度しかできない治療法(once-in-a-lifetime)'
- この出来事の後、coolwulfは視点を完全に変え、業界の課題を突破することを決意した
→ AIを検出段階だけでなく、実際の治療に適用すること
脳腫瘍治療の現在
- 現在、脳腫瘍に対する最も一般的な治療法は全脳放射線治療（WBRT）
- 米国だけでも毎年20万人がWBRTを受けている
- では、多発性脳腫瘍の患者に対して、WBRT治療を選ぶリスク（一生に一度しかできないため）を負う必要があるのだろうか？
- 必ずしもそうではなく、別の治療法として定位放射線治療（Stereotactic Radiotherapy, Stereotactic Radiosurgery/SRS）がある
- 全脳放射線治療と比べると、定位放射線治療は集中的で、正常組織を傷つけず病変組織だけを精密に除去できる
- 例えばガンマナイフ（Gamma Knife）は一種の定位放射線治療装置。この治療法は副作用がはるかに少なく、患者への害も少なく、何度も使用できる
- 定位放射線治療が患者により良いQOLを提供すると同時に、より効果的であるというのが学界の一般的な見解
定位放射線治療を行うには
- 唯一の問題は、定位放射線治療では医療資源がさらに不足すること
- このプロトコルを採用すると、腫瘍専門医や脳神経外科医が各腫瘍の輪郭を正確に把握し、それぞれの腫瘍にラベルを付けなければならないため
- 医学物理士（medical physicist）も各腫瘍に対して正確な治療計画を立てる必要があり、1人の患者を救うのに多くの時間がかかる
- そのため、医師たちは患者に5個以上の脳病変がある場合、常に定位放射線治療より全脳放射線治療を好む
- しかし、AIが医師の業務負荷を分担できる
- coolwulfは、より多くの脳腫瘍患者に定位放射線治療を提供するために取り組んでいる
- ただし今回は問題がはるかに難しく、もはや一人では不可能だった。そこでテキサス大学医療センターとスタンフォードと協力
- 多くの人々の助けによって、最近3つのAIモデルが開発された
- 脳転移（brain metastases）を自動でアウトライン化／ラベリングするモデル
- False Positiveを素早く減らすためのSVM-radiomicsベースのモデル
- 最適化された放射線量マップを基に、複数病変をさまざまな治療プロセスへ迅速に分割するモデル
- これら3つのモデルは互いを補完し、医師のワークフローにも合致するため、定位放射線治療を使う際の作業量を大幅に減らせる
技術発表
- "An AI-based stereotactic Radiosurgery Management Web Platform for Brain Metastases"
- このプロジェクトは2022 AAPM Spring Clinical Meetingと2022 AAPM annual meetingで発表され、再び業界で広く認められた
- coolwulfは共同著者たちとともに、定位放射線治療コミュニティ全体がこの成果を認識して採用し、実際により多くの患者を助けることを加速させている
- インタビューでcoolwulfは、この結果の達成は決して自分一人の力ではないと繰り返し語った
- 静かにがんと闘ったすべての人が共にヒーローだとして、共同著者たちを掲載してほしいと求めた
Zi Yang, Mingli Chen, Hao Jiang, Zabi Wardak, Strahinja Stojadinovic, Robert Timmerman, Tu Dan, Weiguo Lu, Xuejun Gu
- ここ数年で、がん死亡率は30年前と比べて30%低下した
- このペースでいけば、おそらく未来のある日、がんはもはや不治の病ではなくなるだろう
- しかしそれは、ただまっすぐ進めばよい橋ではなく、coolwulfのように深淵の中で自らの道を照らす人々が無数にいる
- 記事を締めくくるために、Redditに投稿されたあるユーザーのコメントを引用
すべてのヒーローがマントを着ているわけではない。
“Not all heroes wear capes”
21件のコメント
感動的な文章を翻訳してくださって、本当にありがとうございます。
わあ……本当にすごいですね
すごいですね。
ありがとうございます。
本当に英雄と呼ばれても惜しくない方ですね。良い記事の紹介をありがとうございます。
本当に素晴らしく、尊敬しますね..
良い記事を翻訳してくださってありがとうございます！
良い記事をありがとうございます。
すばらしい記事の共有と翻訳をありがとうございます！
うわ..
翻訳してくださってありがとうございます。大切に読ませていただきました。
感動的ですね
頭が目覚めるような文章ですね……
やはり私は怠けていました。
もう少し刺激を受けていきます。
昔のbeowulf projectを思い出しますね。良い情報をありがとうございます。
おお……と思って読み始めたのに、気づけば熟読していました。素晴らしい、先駆者だ、以外にぴったり来る言葉が思い浮かびません。もちろん一人ですべてをこなしたわけではないのでしょうが、多くの試行錯誤とご苦労に拍手を送りたいです。
軽く読むつもりが、机に向かってじっくり読み込んでしまいました。翻訳してくださった一文一文が胸の奥深くに突き刺さります。いろいろと考えさせられました……道に迷ったように感じていた自分のキャリアに、小さな電球を一つ灯してくれた文章です。ありがとうございます！
あっ、一生懸命翻訳したかいがありました。頑張ってください！
英雄ですね。
行動する知性。
本当に素晴らしいですね。ありがとうございます！
Coolwulf本人が直接HNにニュースを投稿したようです。 https://news.ycombinator.com/item?id=31449147
コメント欄では、なぜhttpでサービスしているのか、精度はどんな基準なのかなどいろいろ言われていますが……私は本当に興味深く読みました。
記事で紹介されている乳がん検査サイトです。 http://mammo.neuralrad.com:5300/upload
韓国国内でも、Mammogram（マンモグラフィ）検査の後に患者が画像を受け取れるのかは、よく分かりません。
病院で撮影する患者の画像の大半は、本人が希望すれば受け取ることができます。おそらく費用はかかりますが（病院ごとに異なるものの、1万ウォン前後だったと思います）、申請すればCDでもらえます。このCDの中のDICOM画像をjpgに変換すれば利用できそうですね。
ああ、なるほど。ありがとうございます！