Διαχωρισμός καρκίνων με τη βοήθεια AI
Μια ερευνητική ομάδα από τη Σχολή Ιατρικής του Χάρβαρντ έχει αναπτύξει ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να διακρίνει αξιόπιστα δύο παρόμοιους καρκίνους που εντοπίζονται στον εγκέφαλο, οι οποίοι έχουν διαφορετική προέλευση, συμπεριφορά και θεραπεία. Το εργαλείο, που ονομάζεται PICTURE (Pathology Image Characterization Tool with Uncertainty-aware Rapid Evaluations), διακρίνει με σχεδόν τέλεια ακρίβεια το γλοιοβλάστωμα, τον πιο κοινό και επιθετικό όγκο του εγκεφάλου, από το πρωτογενές λέμφωμα κεντρικού νευρικού συστήματος (PCNSL), έναν σπανιότερο καρκίνο που συχνά συγχέεται με το γλοιοβλάστωμα. Παρά τις ομοιότητες που παρουσιάζουν κάτω από το μικροσκόπιο, το γλοιοβλάστωμα προέρχεται από εγκεφαλικά κύτταρα, ενώ το PCNSL αναπτύσσεται από κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος. Η διάγνωση των δύο αυτών καρκίνων είναι συχνά δύσκολη και μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες για τη θεραπεία.
Σημασία της ακριβούς διάγνωσης
Η εργασία, η οποία υποστηρίχθηκε εν μέρει από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, περιγράφεται στην έκδοση της 29ης Σεπτεμβρίου στο Nature Communications. Το μοντέλο AI είναι διαθέσιμο στο κοινό για άλλους επιστήμονες ώστε να το χρησιμοποιήσουν και να το αναπτύξουν περαιτέρω. Η σωστή αναγνώριση των παρόμοιων όγκων κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης είναι μία από τις πιο δύσκολες διαγνωστικές προκλήσεις στη νευρο-ογκολογία. Μια ακριβής διάγνωση ενώ ο ασθενής είναι ακόμα στο χειρουργείο μπορεί να βοηθήσει στην επιτάχυνση κρίσιμων επιλογών θεραπείας, όπως το αν θα αφαιρεθεί ο καρκινικός ιστός ή αν θα επιλεγεί η ακτινοβολία και η χημειοθεραπεία, η προτιμώμενη θεραπεία για το PCNSL. Μια ανακριβής ή καθυστερημένη διάγνωση μπορεί να οδηγήσει σε περιττές επεμβάσεις και καθυστερήσεις στην κατάλληλη θεραπεία.
Δυνατότητες του εργαλείου
Αυτό που καθιστά το εργαλείο ιδιαίτερα πολύτιμο είναι η ικανότητά του να χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, παρέχοντας κρίσιμες πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο στους χειρουργούς και τους παθολογοανατόμους. Το μοντέλο μας μπορεί να ελαχιστοποιήσει τα λάθη στη διάγνωση διακρίνοντας μεταξύ όγκων με επικαλυπτόμενα χαρακτηριστικά και να βοηθήσει τους κλινικούς ιατρούς να καθορίσουν την καλύτερη πορεία θεραπείας με βάση την αληθινή ταυτότητα του όγκου.
Κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης για όγκους εγκεφάλου, οι χειρουργοί συνήθως αφαιρούν ιστό όγκου για ταχεία αξιολόγηση κάτω από το μικροσκόπιο. Αυτή η αξιολόγηση γίνεται με την κατάψυξη του δείγματος σε υγρό άζωτο, κάτι που μπορεί να παραμορφώσει κάπως τα κυτταρικά χαρακτηριστικά, αλλά παρέχει μια γρήγορη, άμεση εκτίμηση. Η διαδικασία διαρκεί περίπου 15 λεπτά. Με βάση τα αποτελέσματα αυτής της πρώτης αξιολόγησης, οι χειρουργοί αποφασίζουν αν θα αφαιρέσουν τον όγκο ή θα επιλέξουν τη χημειοθεραπεία και την ακτινοβολία. Στη συνέχεια, τις επόμενες ημέρες, οι παθολογοανατόμοι διεξάγουν μια πιο λεπτομερή και αξιόπιστη αξιολόγηση του δείγματος του όγκου. Σε περίπου 1 από τις 20 περιπτώσεις, η αρχική διάγνωση ενός όγκου αλλάζει στην δεύτερη εκτίμηση, γεγονός που υπογραμμίζει τη σημασία του νέου συστήματος AI.
Το εργαλείο δοκιμάστηκε σε πέντε νοσοκομεία και υπερέβη τόσο τους ανθρώπινους παθολογοανατόμους όσο και άλλα μοντέλα AI. Ένα μοναδικό χαρακτηριστικό του νέου μοντέλου είναι ο «ανιχνευτής αβεβαιότητας», ο οποίος του επιτρέπει όχι μόνο να διακρίνει μεταξύ τύπων καρκίνου με υψηλή ακρίβεια, αλλά και να σηματοδοτεί όταν δεν είναι σίγουρο για την κρίση του, μια σημαντική δυνατότητα για ιατρικά σενάρια υψηλού ρίσκου.
Κάθε χρόνο, περισσότερα από 300.000 άτομα παγκοσμίως διαγιγνώσκονται με όγκους στον εγκέφαλο ή στο κεντρικό νευρικό σύστημα, και περισσότερες από 200.000 θάνατοι συμβαδίζουν με αυτούς τους καρκίνους. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας αναγνωρίζει περίπου 109 διαφορετικούς τύπους όγκων του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού, καθένας με τα δικά του μοναδικά χαρακτηριστικά κάτω από το μικροσκόπιο ή σε γενετικό επίπεδο. Η ακριβής διάκριση του PCNSL από το γλοιοβλάστωμα είναι κρίσιμη για την αποτελεσματική θεραπεία των ασθενών.
