论文

TheraAgent:面向PET诊疗一体化的具备自进化记忆与证据校准推理的多智能体框架

TheraAgent: Multi-Agent Framework with Self-Evolving Memory and Evidence-Calibrated Reasoning for PET Theranostics

智能体系统上下文与知识记忆Agent 架构与控制循环Agent记忆

摘要

PET诊疗一体化正在变革精准肿瘤学,但治疗响应差异很大;许多因转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)而接受177Lu-PSMA放射性配体治疗(RLT)的患者没有响应,这要求可靠的疗前预测。尽管基于LLM的智能体在复杂医学诊断中展现出显著潜力,它们在PET诊疗结局预测中的应用仍未被探索,且面临三个关键挑战:(1)数据与知识稀缺:RLT直到2022年才获FDA批准,导致训练案例少、通用LLM的领域知识不足;(2)异构信息整合:稳健预测有赖于从PET/CT、实验室检查和自由文本临床文档中进行结构化知识抽取;(3)证据锚定的推理:临床决策必须锚定于试验证据而非LLM幻觉。本文提出TheraAgent,据我们所知,这是首个面向PET诊疗一体化的智能体框架,包含三项核心创新:(1)带置信度加权共识的多专家特征抽取,三个专门专家在处理异构输入的同时进行不确定性量化;(2)自进化智能体记忆(SEA-Mem),从积累的病例中学习预后模式,支持基于有限数据的案例推理;(3)证据校准推理,整合一个精选的诊疗知识库,把预测锚定于VISION/TheraP试验证据。在35名真实患者和400个合成病例上的评估显示,TheraAgent在真实患者上达到75.7%的总体准确率,在合成病例上达到87.0%,比MDAgents和MedAgent-Pro高出20%以上。这些结果凸显了PET诊疗一体化中可信AI智能体的一条可行蓝图,实现试验校准、多源决策支持。代码将在论文录用后发布。

TheraAgent:面向PET诊疗一体化的具备自进化记忆与证据校准推理的多智能体框架:论文配图
图1:用于PET诊疗的多智能体框架TheraAgent总体架构。