În ultimul deceniu, inteligența artificială a fost integrată în viața noastră în moduri inedite, de la asistentul personal utilizat de smartphone-uri și programe ce creează artă neconvențională pentru colecționari, până la tehnologia de recunoaștere facială folosită de securitatea din unele aeroporturi. Nu este deci de mirare faptul că inteligența artificială a ajuns să fie incorporată și în domeniul sănătății, unde posibilitățile de dezvoltare ale acestei tehnologii sunt vaste. În contextul în care în jur de 10 milioane de oameni mor anual în lume din cauza cancerului, iar rata de supraviețuire a bolnavilor de cancer poate crește considerabil prin diagnosticarea precoce a bolii, utilizarea inteligenței artificiale pentru a salva cât mai mulți pacienți aduce un adevărat câștig umanității.

Care sunt mai exact modurile prin care inteligența artificială poate ajuta diagnosticarea cancerului încă din stadiile incipiente, în cazul examenelor imagistice?

• Cu ajutorul inteligenței artificiale pot fi identificate până și cele mai mici tumori;
• Prin intermediul inteligenței artificiale, CT-urile pot fi analizate direct în format 3D;
• Inteligența artificială poate fi folosită pentru a realiza interpretările de rutină, permițând medicilor radiologi să se axeze doar pe cazurile dificile, care necesită mai multă atenție.

Inteligența artificială și tumorile de dimensiuni reduse

Inteligența artificială poate ajuta la identificarea tumorilor de dimensiuni reduse (cum ar fi cele sub 10mm), care pot sa fie ratate de ochiul uman. Acest lucru este posibil datorită modului în care tehnologia analizează datele imagistice.

În primul rând, prin inteligența artificială este posibil să examinăm o imagine pixel cu pixel, o analiză dificil de realizat la acest nivel doar prin vizualizarea propriu-zisă a imaginii.

În a doilea rând, perspectiva din care inteligența artificială interpretează o imagine (un slide dintr-un RMN/CT) este diferită de cea umană. Algoritmul de inteligență artificială nu trebuie “învățat” să recunoască caracteristicile după care o tumoare poate fi identificată, ci este lăsat să descopere propriul set de parametrii ce indică prezența unei tumori. Acești parametrii sunt obținuți după analiza unui număr vast de imagini în care tumoarea a fost deja identificată. Datorită acestor caracteristici, detalii ce par nesemnificative la început pot de fapt să facă parte dintr-un pattern de identificare a cancerului înainte ca acesta să devină vizibil pentru ochiul uman. Așadar, pacientul primește un avantaj temporal în privința diagnosticării bolii.

Analiza directă în format 3D a unui CT

Un alt aspect prin care analiza examenului imagistic cu ajutorul inteligenței artificiale poate face identificarea unei tumori mai ușor de realizat este formatul în care este interpretată informația oferită de un CT. În cazul analizei directe de către un medic radiolog, datele unui CT sunt analizate pe rând în slide-uri bidimensionale. Pentru a avea o perspectivă tridimensională, medicul este nevoit să asambleze mental imaginile 2D pentru a obține o imagine în spațiu, sub forma unui “puzzle” tridimensional.

Algoritmul de inteligență artificială interpretează informația unui CT direct în format 3D. Astfel, sunt luate în calcul și dimensiunile volumetrice cât mai exacte ale tumorii în analiza sa. În plus, prin intermediul inteligenței artificiale pot fi descoperite și noi pattern-uri de identificare a unei tumori, de data aceasta dependente de caracteristicile volumului.

Efectuarea interpretărilor de rutină

Un mod prin care se propune diagnosticarea precoce a cancerului la nivelul mai multor țări este prin intermediul programelor de screening țintite către persoanele în grupe de risc pentru anumite tipuri de cancer. S-a demonstrat că astfel de programe îmbunătățesc semnificativ șansele de supraviețuire ale celor diagnosticați. Un studiu realizat de cei de la Erasmus University Medical Center din Rotterdam a arătat că un program de screening pentru cancerul la plămâni, cu durata de 10 ani, a reușit să scadă rata mortalității pacienților cu 25%.

Din păcate, aceste eforturi pentru depistarea precoce a cancerului vin cu un cost ridicat de resurse, atât materiale cât și umane. Cu ajutorul inteligenței artificiale, volumul ridicat de muncă presupus de astfel de programe de screening poate fi împărțit între algoritm și medicii radiologi.

Această tehnologie poate fi folosită pentru a realiza un triaj inițial al pacienților, separându-i în două categorii: cazurile care nu prezinta un risc ridicat și cazurile care prezintă. În această situație, algoritmul poate fi utilizat pentru a analiza cazurile de rutină, lăsând doar cazurile mai complexe în seama unei examinări de specialitate.

Prin această colaborare se economisesc atât resursele umane și financiare, cât și timpul. Așadar devine realizabil ca programul să poată acoperi un număr cât mai mare de posibili pacienți într-un timp foarte scurt. Aceasta duce la creșterea șanselor de diagnosticare precoce și vindecare a cancerului.

Reușite din domeniul inteligenței artificiale

Faptul că inteligența artificială poate aduce beneficii semnificative domeniului imagisticii a fost confirmat în mai multe situații.

În SUA, o echipă de cercetători de la Universitatea Northwestern din Chicago a creat un algoritm de inteligență artificială pentru detecția cancerului la plămâni. Cu ajutorul acestuia au reușit să identifice în CT-uri noduli care indicau primele stadii ale cancerului, având o acuratețe mai ridicată cu 30%.

Tot pentru detecția cancerului pulmonar au creat un algoritm și cercetătorii de University College London, în colaborare cu London’s Institute for Cancer Research. În acest caz, ei și-au concentrat munca spre detecția primelor semne de remisie ale cancerului la plămâni după tratamentul inițial.

De asemenea, o echipă de cercetători de la Imperial College London s-a axat pe detecția cancerului mamar. Algoritmul lor a îmbunătățit analiza cazurilor, scăzând rata diagnosticelor pozitive false cu 1.2% și rata diagnosticelor negative false cu 2.7%.

Rezultatele echipelor de cercetare sunt promițătoare, deoarece ele validează modul în care inteligența artificială își poate aduce contribuția în domeniul diagnosticării precoce a cancerului.

Colaborarea dintre medici și inteligența artificială

Programele de inteligență artificială pot oferi un sprijin în diagnosticarea cancerului, dar nu pot înlocui specialiștii din domeniul radiologiei. Acestea sunt concepute pentru a fi folosite ca unelte ce pot face munca medicilor mai ușoară și mai exactă.

Computerele sunt excelente la sarcini locale, axate pe un singur subiect. În schimb, oamenii sunt cei mai potriviți în cazul sarcinilor globale, cum ar fi analizarea tuturor informațiilor (examene imagistice, teste de sânge, istoricul familiei) dintr-o perspectivă amplă, pentru a putea oferi un diagnostic definitiv.

În plus, medicii radiologi sunt capabili să învețe mult mai rapid caracteristicile unui tip de cancer rar, ei fiind astfel cei mai în măsură să interpreteze cazurile imagistice de o dificultate ridicată. Inteligența artificială poate veni în schimb în ajutorul medicilor prin diagnosticarea cazurilor de cancer de rutină.

Prin urmare, o colaborare între medicii radiologi și inteligența artificială nu poate aduce decât beneficii, atât pentru doctori (asistență în diagnosticare, eliberarea volumului prea ridicat de muncă) cât și pentru pacienți (diagnosticarea precoce a cancerului, datorită posibilității crescute de programe de screening și a capacității de identificare a semnelor subtile de cancer).

Articol scris de Teodora Aslău