Spis treści:
Algoritmy umělé inteligence pro interpretaci mamogramů mají potenciál zvýšit účinnost programů screeningu rakoviny prsu, pokud dokáží odhalit nádory. Výzkum naznačuje, že umělá inteligence má srovnatelnou nebo vyšší přesnost než radiologové a používá “obohacené” soubory dat. Práce a výzkum amerického MIT pravděpodobně nikdy nepřestanou udivovat. Když se profesorka Regina Barzilayová z Bostonské univerzity vrátila do práce po operaci rakoviny prsu, napadla ji nečekaná myšlenka. Odborník na umělou inteligenci se léta věnoval nejen výzkumu oboru umělé inteligence známého jako zpracování přirozeného jazyka, který aplikuje algoritmy na textová data. Neméně důležité jsou její osobní zkušenosti. Během dlouhé léčby v Massachusetts General Hospital podstoupila Barzilayová chemoterapii a další onkologickou léčbu. Byla si dobře vědoma vedlejších účinků. Po svém vítězství nad rakovinou si rychle uvědomila, že chce své schopnosti využít k předpovídání rizika rakoviny – rozhodla se tedy změnit zaměření svého výzkumu.
Moderní léčba rakoviny prsu
Nejsme lékaři, ale víme, že jedním z nejdůležitějších a nejčastěji diskutovaných aspektů medicíny je hodnocení rizika onemocnění. K tomu nepotřebujete mít vystudovanou medicínu, ale řekněme si na rovinu, že správná diagnostika v praxi je opravdu složitá věc. Jak to vypadá u rakoviny prsu? Díky správným modelům mohou diagnostici učinit rychlý krok směrem k personalizovaným screeningovým strategiím. Metody včasného odhalení vedou k účinnějším možnostem onkologické léčby. Zde hraje slibnou roli mamografie s Al (umělou inteligencí). S pokračujícím exponenciálním nárůstem výpočetní efektivity zvyšuje revoluce umělé inteligence, poháněná zaváděním hlubokého učení (deep learning), užitečnost zobrazovacích studií v prediktivních modelech prakticky před našima očima. Díky tomu se zobrazovací data založená na umělé inteligenci stala jedním z nejslibnějších nástrojů pro přesný screening rakoviny prsu. Jak to vypadá v praxi?
AI MIT Mirai - brilantní diagnostik
Výrazný obrat zaznamenal v roce 2021 deník Washington Post. Tehdy se psalo, že profesorka Barzilayová a její studenti představili umělou inteligenci, která dokáže s nebývalou přesností předpovědět, zda se u zdravého člověka objeví rakovina prsu. Jedná se o inovaci, která může vážně změnit způsob, jakým o této nemoci přemýšlíme. Článek o nových metodách vyšel v lékařském časopise Journal of Clinical Oncology v listopadu téhož roku. AI Mirai se má stát nástrojem, který bude v příštích pěti letech vydávat pacientům hodnocení rizik a dá jim možnost rozhodovat se o zdravotní péči, o které se dřívějším generacím mohlo jen zdát. Problémem umělé inteligence je, že ani sami konstruktéři plně nechápou, jak funguje.
A. Digitální mamografie (DM)
B. Digitální tomosyntéza prsu (DBT) u 66leté ženy. Umělá inteligence (AI) identifikovala na snímcích získaných oběma technikami během screeningu hrotnatou hmotu (označenou).
C. Snímek DM pořízený o 4 měsíce později, po zjištění hmatné uzliny (nesouvisející s rakovinou). Byla provedena biopsie a diagnostikován rakovinom ve stadiu II o velikosti 6 mm. Výsledek zkoušky AI byl v tomto případě 10 bodů.
Zdroj: https://pubs.rsna.org/doi/full/10.1148/radiol.2021203555
Jsou si prostě jistí, že je to tak. Tato skutečnost vyvolává mnoho sociálních a morálních důsledků, a to koneckonců hovoříme o medicíně. Zda na to zdravotnická zařízení a pojišťovny vůbec přistoupí, je zcela jiná otázka. Podívejme se však na dosavadní výsledky.
Riziko rakoviny prsu a diagnostika pomocí analýzy umělé inteligence
Podle deníku Washington Post lze analýzou souboru složitých pixelů na mamografu a následným porovnáním výsledků s jinými, staršími mamografy předpovědět téměř polovinu všech případů rakoviny prsu až pět let před jejich výskytem. Zdá se, že Hippokratova myšlenka “prevence je lepší než léčba” se naplňuje díky kombinaci technologií a zdravotní péče, která by mohla změnit životy milionů žen a některých mužů – ano, i oni jsou ohroženi touto nemocí – aniž by bylo nutné je léčit.
Prevence je lepší než léčba
Nesnažíme se pochopit obavy z budoucnosti, četné návštěvy lékařů, kteří posuzují rizika, a měsíce vysilující léčby. I v úspěšných případech mohou fyzické a psychické vedlejší účinky – spolu s ochromujícím strachem z návratu nemoci – trvat roky. Barzilay poznamenala, že po celou dobu se pacientům vrací otázka, jak nás může naše vlastní tělo zradit, aniž by nám dalo sebemenší varovný signál. Začněme posouzením rizika rakoviny prsu. Díky správným modelům mohou diagnostici učinit důležitý krok k personalizovaným screeningovým strategiím. Tyto metody vedou k časnějšímu odhalení a následně k účinnějším možnostem léčby. Důležitou roli zde hraje mamografie využívající umělou inteligenci. Vzhledem k tomu, že výpočetní efektivita se exponenciálně zvyšuje, revoluce v oblasti umělé inteligence (AI), která je poháněna zaváděním hlubokého učení, zvýší užitečnost zobrazovacích studií v prediktivních modelech. Díky tomu se zobrazovací data založená na umělé inteligenci stala jedním z nejslibnějších nástrojů pro přesný screening.
Jak to funguje?
Systém, který se nejčastěji pokoušel poslouchat, byl nástroj Tyrer-Cuzick. Jedná se o statistický model, který lékařům umožňuje zadat seznam základních proměnných, jako je věk a rodinná anamnéza. Obvykle předpovídá rakovinu prsu pouze u 20-25 % lidí, u kterých bude diagnostikována.
Výzkumníci z MIT zvolili jinou strategii. Tým shromáždil více než 200 000 mamogramů lidí, kteří měli nebo neměli rakovinu. Představili je Mirai k trénování algoritmu. Mirai pečlivě a pečlivě skenovala mamogramy, aby na základě všech analyzovaných údajů sestavila prognózu. Jak se to naučil? No, trochu jako domestikované zvíře – naučilo se skutečný výsledek a bylo “potrestáno” nebo “odměněno” matematickou úpravou modelu podle odchylky od reality. Na mamografických pracovištích se rychle naučil, co dělat a nedělat v případě budoucí rakoviny prsu.
Po zaškolení Mirai shromáždili členové týmu 129 000 mamogramů provedených v letech 2008-2016, které se týkaly 62 000 pacientek v sedmi nemocnicích na pěti místech – ve Švédsku, Izraeli, Tchaj-wanu, Brazílii a USA. Poté požádali umělou inteligenci o prognózu. Cokoli nad kombinovaným pětiletým rizikovým výsledkem 2,5 % bylo považováno za vysoké. AI automaticky doporučila další vyšetření, jako je biopsie a magnetická rezonance.
Léčba rakoviny prsu a naděje onkologie
Tým zajímalo, jak dobře dokáže Mirai předpovědět, který mamogram patří někomu, kdo během pěti let onemocněl rakovinou. Stroj odpovídal správně v průměru v 76 případech ze 100. Tyrer-Cuzick si vedl o 22 % hůře. Tento rozdíl znamená miliony lidských životů. Studii financovala Nadace pro výzkum rakoviny prsu, Jameelova klinika MIT a britská nezisková organizace Wellcome Trust. Na otázku, zda půjde o technologii s otevřeným zdrojovým kódem, která bude dostupná všem, profesorka odpověděla, že ano a že o tom nikdy nepochybovala.
Je třeba si uvědomit, že od archimédovského výkřiku “Heuréka” k repertoáru nástrojů klinik, ordinací a nemocnic není daleko. Umělá inteligence v medicíně s sebou nese řadu výzev a problémů, které se velmi liší například od těch v podnikatelských odvětvích. Jisté však je, že pokud instituce, jako je MIT, uznají modely strojového učení pro procházení lékařských dat a odhalování poznatků, které zlepšují zdraví a budují pozitivní zkušenosti pacientů a lékařů, za rozumný předmět výzkumu, pak se díky dalšímu pokroku v oblasti informatiky a výpočetní techniky stane umělá inteligence nedílnou součástí moderní zdravotní péče.
