H AI ΘΑ ΑΝΙΧΝΕΥΕΙ ΤΟΝ ΚΑΡΚΙΝΟ ΤΟΥ ΣΤΗΘΟΥΣ 5 ΧΡΟΝΙΑ ΠΡΟΤΟΥ ΕΜΦΑΝΙΣΤΕΙ

Ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης, που ονομάζεται Mirai, μπορεί να εντοπίζει στις μαστογραφίες λεπτές ενδείξεις που είναι συχνά αόρατες στους κλινικούς γιατρούς, κι έτσι να προβλέπει μια διάγνωση έως 5 χρόνια πριν.

Μία στις 8 γυναίκες ή περίπου το 13% του γυναικείου πληθυσμού θα αναπτύξει διηθητικό καρκίνο του μαστού κατά τη διάρκεια της ζωής της, ενώ 1 στις 39 γυναίκες (3%) θα πεθάνει από την ασθένεια, σύμφωνα με τους υπολογισμούς της Αμερικανικής Αντικαρκινικής Εταιρείας.

Οι τακτικά προγραμματισμένες μαστογραφίες μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον κίνδυνο θανάτου, γι' αυτό και πλέον ο καρκίνος του μαστού είναι ιάσιμος σε μεγάλο ποσοστό. Μπορεί όμως να προβλεφθεί με ακρίβεια μόνο μέσω του προσυμπτωματικού ελέγχου ποιες γυναίκες θα αναπτύξουν καρκίνο του μαστού; Μέχρι πρότινος, όχι.

Πρόσφατα, ερευνητές του MIT ανέπτυξαν το Mirai, ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης που ανιχνεύει τον καρκίνο του μαστού έως και 5 χρόνια πριν από την κλινική διάγνωση. Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Radiology, το Mirai μπορεί να εντοπίσει διηθητικά καρκινικά κύτταρα σε ιστό που φαίνεται φυσιολογικός, λαμβάνοντας υπόψη την ηλικία και το οικογενειακό ιστορικό. Έτσι, διευκολύνει την έγκαιρη και αποτελεσματικότερη θεραπεία, βελτιώνοντας τα ποσοστά επιβίωσης.⁠

iStock

Πρόκειται για έναν υπερσύγχρονο αλγόριθμο, ένα σύστημα «βαθιάς μάθησης», που παρουσιάστηκε από ομάδα επιστημόνων στο Εργαστήριο Επιστήμης Υπολογιστών και Τεχνητής Νοημοσύνης (CSAIL) του MIT και την κλινική Jameel.

Η βαθιά μάθηση είναι ένα υποσύνολο της τεχνητής νοημοσύνης (AI) που χρησιμοποιεί μια ποικιλία υπολογιστικών τεχνικών για την εκμάθηση μοτίβων και χαρακτηριστικών από σύνολα δεδομένων. Βασίζεται στην ιδέα ότι ένα υπολογιστικό σύστημα μπορεί να εκπαιδευτεί σε μια εργασία χωρίς ρητές οδηγίες προγραμματισμού.

Τι μπορεί να κάνει το Mirai για την πρόληψη του καρκίνου;

Το Mirai, χρησιμοποιώντας μόνο μία μαστογραφία, φάνηκε ότι μπορούσε να κάνει ασφαλείς προβλέψεις τόσο για τις λευκές όσο και για τις έγχρωμες γυναίκες, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό, δεδομένου ότι οι δεύτερες έχουν 43% περισσότερες πιθανότητες να πεθάνουν από καρκίνο του μαστού.

Αλλά και οι γυναίκες που πιθανότατα δεν θα αναπτύξουν καρκίνο χρειάζονται ένα αποτελεσματικό διαγνωστικό εργαλείο, καθώς πολλές φορές τα ψευδώς θετικά αποτελέσματα των συχνών απεικονιστικών ελέγχων στους οποίους υποβάλλονται γίνονται πηγή άγχους και ταλαιπωρίας.

iStock

H ακρίβεια των μοντέλων κινδύνου που χρησιμοποιούνται στην κλινική πρακτική παραμένει μέτρια. Οι προσπάθειες των επιστημόνων από τη μία να μεγιστοποιήσουν τα οφέλη μιας έγκαιρης διάγνωσης, μέσω τακτικών προσυμπτωματικών ελέγχων, και από την άλλη να ελαχιστοποιήσουν τα ψευδώς θετικά αποτελέσματα φαίνεται ότι καρποφόρησαν τώρα, χάρη στο Mirai.

Ο υπερσύγχρονος αλγόριθμος που βασίζεται στη βαθιά μάθηση αποτελεί εξέλιξη ενός άλλου, πολύ πιο απλού μοντέλου, του AsymMirai. «Το Mirai είναι ένα μαύρο κουτί, ένα πολύ μεγάλο και πολύπλοκο νευρωνικό δίκτυο, παρόμοιο στην κατασκευή με το ChatGPT, και κανείς δεν ξέρει πώς παίρνει τις αποφάσεις του», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Jon Donnelly, BS, διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο Duke στο Durham, NC. «Αναπτύξαμε μια μέθοδο τεχνητής νοημοσύνης που μας επιτρέπει να προβλέψουμε τον καρκίνο του μαστού από μαστογραφίες 1 έως 5 χρόνια νωρίτερα».

Πώς λειτουργεί το Mirai

1. Η εικόνα της μαστογραφίας περνά μέσα από ένα σύστημα που ονομάζεται «κωδικοποιητής εικόνας».
2. Κάθε αναπαράσταση εικόνας, καθώς και όλες οι επιμέρους λήψεις και τομοσυνθέσεις, συγκεντρώνονται μαζί, ώστε να δημιουργηθεί μια αναπαράσταση ολόκληρης της μαστογραφίας.
3. Μαζί με τη μαστογραφία, συνυπολογίζονται και οι παραδοσιακοί παράγοντες κινδύνου μιας ασθενούς (ηλικία, βάρος και ορμονικό ιστορικό), οι οποίοι προβλέπονται βάσει ενός συγκεκριμένου μοντέλου.
4. Με αυτές τις πληροφορίες, το σύστημα προβλέπει τον κίνδυνο μιας ασθενούς να αναπτύξει καρκίνο για κάθε έτος κατά τα επόμενα 5 χρόνια.

Τα αποτελέσματα διερεύνησαν επίσης την κλινική σημασία της ασυμμετρίας του μαστού και υπογράμμισαν την αμφοτερόπλευρη ανομοιότητα ως μελλοντικό δείκτη απεικόνισης για τον κίνδυνο καρκίνου του μαστού. «Μπορούμε με εκπληκτικά υψηλή ακρίβεια να προβλέψουμε εάν μια γυναίκα θα αναπτύξει καρκίνο τα επόμενα 1 έως 5 χρόνια με βάση αποκλειστικά τις εντοπισμένες διαφορές μεταξύ του αριστερού και του δεξιού ιστού του μαστού της», είπε ο Donnelly.

Πού δοκιμάστηκε το Mirai και πού χρησιμοποιείται

Η ομάδα εκπαίδευσε το Mirai στο ίδιο σύνολο δεδομένων με πάνω από 200.000 εξετάσεις από το Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης (MGH) και το επικύρωσε σε δοκιμές από το MGH, το Ινστιτούτο Karolinska στη Σουηδία και το Chang Gung Memorial Hospital στην Ταϊβάν. Το Mirai είναι τώρα εγκατεστημένο στο MGH και οι συνεργάτες της ομάδας εργάζονται συστηματικά για την ενσωμάτωσή του στην πρωτοβάθμια φροντίδα.

iStock

Gια να ενσωματωθούν στην πρωτοβάθμια φροντίδα τέτοια μοντέλα κινδύνου που βασίζονται στην εικόνα και να γίνουν ευρέως διαθέσιμα, οι ερευνητές λένε ότι χρειάζονται τόσο αλγοριθμικές βελτιώσεις, όσο και επικύρωση μεγάλης κλίμακας σε διάφορα νοσοκομεία.

Πρόοδος και προβλήματα...

Η ικανότητα της τεχνητής νοημοσύνης να ανιχνεύει τον καρκίνο έως και 5 χρόνια νωρίτερα είναι μια σπουδαία πρόοδος. Η έγκαιρη διάγνωση είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων της θεραπείας, καθώς επιτρέπει την παρέμβαση πριν από την εξέλιξη της νόσου, άρα και την πρόληψη. Τα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης, «εκπαιδευμένα» σε πολυάριθμα ιατρικά δεδομένα και ιστορικά ασθενών, μπορούν να εντοπίσουν λεπτές ενδείξεις που είναι συχνά αόρατες στους κλινικούς ιατρούς.

Αυτή η καινοτομία όχι μόνο ενισχύει τη διαγνωστική ακρίβεια, αλλά μειώνει και την επιβάρυνση των συστημάτων υγειονομικής περίθαλψης, δίνοντας προτεραιότητα στην προληπτική φροντίδα. Για να μεγιστοποιηθεί όμως ο θετικός αντίκτυπος παγκοσμίως, πρέπει να εξασφαλιστεί η προσβασιμότητα και η ισότητα στην υγειονομική περίθαλψη, και από αυτά απέχουμε πολύ.

Αυτή τη στιγμή, 47 νοσοκομεία σε 21 χώρες σε όλο τον κόσμο (από την Ευρώπη στη Βρετανία και τη Γερμανία) έχουν υιοθετήσει το σύστημα τεχνητής νοημοσύνης Mirai για την έγκαιρη πρόγνωση του καρκίνου του μαστού και σχεδόν 2 εκατομμύρια μαστογραφίες έχουν αξιολογηθεί.