Представьте, что вы можете диагностировать опухоль головного мозга за минуты, а не за часы — согласно новому исследованию, искусственный интеллект может сделать это реальностью.
Новое исследование, опубликованное в международном журнале Nature исследователями из Института Oncode, Центра молекулярной медицины, Центра детской онкологии принцессы Максимы и отделения нейрохирургии Медицинского центра Амстердамского университета, в среду представляет новую концепцию, основанную на искусственном интеллекте, направленную на изменение подхода хирургов к диагностике и удалению опухолей.
Sturgeon - это нейросетевая модель искусственного интеллекта, которая использует секвенирование нанопор для быстрой диагностики опухолей центральной нервной системы (ЦНС). Нейронная сеть относится к технологии, разработанной для имитации деятельности человеческого мозга и использующей алгоритмы для распознавания закономерностей в этой деятельности. Исследователи обратили внимание на традицию называть программное обеспечение nanopore в честь fish - и потому, что это звучало как "хирург".
Опухоль центральной нервной системы - это аномальный рост клеток в головном или спинном мозге. По данным Американского общества клинической онкологии, опухоль ЦНС может быть доброкачественной, злокачественной или злокачественно-раковой, последняя из которых может быстро расти и распространяться на другие части тела. Независимо от статуса, ASCO заявляет, что это требует медицинской помощи, поскольку такие опухоли “представляют собой один из самых смертоносных типов рака, особенно среди детей”.
Исследователи заявили, что Sturgeon поставила точный диагноз в течение 40 минут после запуска последовательности в 45 из 50 протестированных образцов — или в 90% случаев, независимо от медицинских данных отдельного пациента.
“Мы пришли к выводу, что диагностика с помощью машинного обучения, основанная на недорогом интраоперационном секвенировании, может помочь в принятии нейрохирургических решений, потенциально предотвращая сопутствующую неврологическую патологию и избегая дополнительных операций”, - сказали в команде.
Доктор Габриэль Зада, специалист по нейрохирургии в Keck Medicine Американского университета, сказал, что исследование Sturgeon является в высшей степени инновационным. Он видит, что использование генеративного искусственного интеллекта в медицине только растет.
“Проблема, которую [исследователи Sturgeon] пытаются решить, заключается в том, что хирурги не имеют оперативной информации о диагнозах опухолей в режиме реального времени”, - сказала Зада Decrypt в интервью. “Не просто опухоли, а подтипы опухолей, на которых мы все чаще фокусируем внимание и отдаем приоритет — молекулярные маркеры опухолей. Классификация опухолей становится определяющей на основе этих генетических и молекулярных маркеров”.
Keck Medicine of USC - комплексный академический медицинский центр, расположенный в Лос-Анджелесе, Калифорния, который связан с Университетом Южной Калифорнии. Он предлагает уход за пациентами, исследования и образование через свою сеть больниц, клиник и врачей.
Как объяснила Зада, исследование опухолей отнимает много времени, в некоторых случаях занимает до часа, и может не привести к надлежащей идентификации опухоли — и, что более важно, ее генетического подтипа, который влияет на то, как проводится операция или лечение.
“Следует ли полностью удалить опухоль или просто провести биопсию? Или есть какие-либо другие методы, которые мы можем использовать во время операции для лечения этого заболевания?” Сказала Зада. “Становится все более важным, чтобы мы знали тип и подтип опухоли во время операции”.
Стремительный прогресс в области искусственного интеллекта привел к появлению множества применений, в том числе в здравоохранении и диагностике заболеваний. В то время как эксперты предостерегают от использования чат-ботов, таких как ChatGPT или Google Bard, для самодиагностики, доктор Зада говорит, что Keck и другие медицинские и академические учреждения все больше и больше обращаются к ИИ, добавляя, что инструменты ИИ используются повсеместно до, во время и после операции.
Исследователи Sturgeon - лишь одна из групп, пытающихся использовать искусственный интеллект для лечения и диагностики рака. В августе британский биотехнологический стартап Etcembly заявил, что использует генеративный искусственный интеллект для разработки иммунотерапии, нацеленной на рак. В том же месяце Google объединилась с медицинской технологической компанией iCAD для разработки модели искусственного интеллекта, которая может обнаруживать рак молочной железы с помощью технологии глубокого обучения Google.
Ранее в этом году исследование, проведенное учеными из Техасского и Массачусетского университетов, использовало большие языковые модели для извлечения и применения текста медицинского исследования, что привело к созданию CancerGPT, цель которого - предсказать, как комбинации лекарств влияют на ткани, обнаруженные у больных раком.
По мере совершенствования моделей ИИ, по словам Зада, они будут иметь значительные последствия для интерпретации результатов сканирования, а также для автоматизации сканирования, включая прогнозирование типов и подтипов опухолей с помощью визуализации. Он добавил, что искусственный интеллект иногда дает врачам возможность видеть потенциальный результат лечения.
“Одна вещь, которую мы делаем, особенно здесь, в USC совместно с Caltech, - это использование искусственного интеллекта и анализа компьютерного зрения для анализа хирургического видео практически в режиме реального времени”, - сказал он. “Таким образом, обучая эти алгоритмы, мы можем извлекать очень полезную информацию из практически живого хирургического видео, как только наши алгоритмы будут соответствующим образом обучены”.
Хотя такие инструменты, как Sturgeon, в ближайшее время не заменят патологоанатомов, доктор Зада сказал, что хирургам и патологоанатомам будет полезно дополнить то, что они уже делают. Он подчеркнул, что усовершенствования моделей искусственного интеллекта уменьшат риск “галлюцинаций” искусственного интеллекта или случаев, когда он генерирует ложную информацию.
“Это своего рода доказательство принципа или технико-экономическое обоснование”, - сказал Зада. “Они показывают ранние результаты, по поводу которых, безусловно, есть опасения. Но можно представить, что по мере совершенствования их методологии, увеличения количества обучающих наборов, добавления в алгоритм типов и подтипов опухолей точность диагностики будет только повышаться ”.
Хотя он с оптимизмом смотрит на использование искусственного интеллекта в области медицины, Зада предупредил, что ИИ - это не серебряная пуля, которая устраняет риск, связанный с этими сложными операциями.
“Сложность операции не меняется; риски не обязательно меняются”, - сказал он. “Но можно представить, что если вы получите некоторую информацию, которая дополнит хирургический подход, то однажды это, возможно, сделает что-то более безопасным, если у вас будет дополнительная информация, которая изменит то, что вы делаете”.
" 
