Штучний інтелект виявляє рак на ранніх стадіях за зображеннями

Хочете дізнатися, як штучний інтелект виявляє рак на ранніх стадіях за зображеннями? Давайте розглянемо деталі разом із INVIAI у цій статті!

Навчаючи моделі глибокого навчання на тисячах анотованих сканів і слайдів, ШІ може розпізнавати закономірності, які навіть досвідчені клініцисти можуть пропустити. На практиці інструменти ШІ аналізують зображення, такі як мамограми, КТ грудної клітки, рентген, МРТ, ультразвук та патологічні слайди, позначаючи підозрілі ділянки та оцінюючи ризик.

ШІ в онкології — це «безпрецедентна можливість» покращити діагностику та лікування.

— Медичні експерти в онкології

Наприклад, ультразвук із підтримкою ШІ допоміг одній пацієнтці уникнути непотрібної біопсії щитоподібної залози, показавши, що її вузол є доброякісним, що демонструє практичні переваги цієї технології в реальних клінічних випадках.

Як ШІ аналізує медичні зображення

Системи ШІ для візуалізації зазвичай використовують глибоке навчання (особливо згорткові нейронні мережі), навчені на великих наборах даних. Під час навчання алгоритм вчиться виділяти ознаки, такі як форми, текстури та кольори, які відрізняють ракову тканину від здорової.

Фактично, ШІ стає надчутливим «другим читачем», вказуючи на тонкі ураження, які людина може пропустити. Наприклад, ШІ, що переглядає мамограму або зріз КТ, може позначати дрібні кальцифікації чи вузлики кольоровими рамками та сповіщеннями для радіолога.

Процес аналізу медичних зображень ШІ та розпізнавання патернів

Скринінг раку молочної залози

Мамографія — це яскравий приклад, де ШІ робить значний внесок. Дослідження показують, що підтримка ШІ може суттєво покращити виявлення раку молочної залози у скринінгових програмах по всьому світу.

Можливості ШІ в мамографії

Технологія скринінгу раку молочної залози з підтримкою ШІ

Скринінг раку легенів

ШІ також застосовується для виявлення раку легенів на медичних зображеннях. Низькодозова КТ (LDCT) використовується для скринінгу курців із високим ризиком; ШІ може покращити це, підвищуючи якість зображень і виявлення уражень.

Останні моделі демонструють високу чутливість як до доброякісних, так і злоякісних вузликів легенів, дослідницькі системи виявляють понад 90% вузликів на тестових сканах. FDA США схвалила інструменти ШІ для допомоги у скринінгу раку легенів, визнаючи їх роль у ранній діагностиці.

ШІ також може допомогти персоналізувати скринінг, поєднуючи візуалізацію з даними пацієнта, дозволяючи алгоритмам визначати, хто потребує частіших сканувань на основі індивідуальних профілів ризику.

Виявлення раку легенів за допомогою ШІ на КТ-знімках

Рак шкіри (меланома)

Дерматоскопічна візуалізація (збільшені фотографії шкіри) — ще одна сфера, де ШІ демонструє високі результати. Сучасні моделі глибокого навчання, навчені на десятках тисяч зображень уражень шкіри, можуть класифікувати родимки як доброякісні або злоякісні з високою точністю.

Інструменти ШІ навіть інтегрують у мобільні додатки або пристрої, які оцінюють сфотографовану родимку та оцінюють її ризик, потенційно розширюючи раннє виявлення до первинної медичної допомоги та роблячи скринінг більш доступним у світі.

Виявлення меланоми за допомогою ШІ на дерматоскопічних зображеннях

Скринінг раку шийки матки

ШІ покращує скринінг раку шийки матки, аналізуючи цифрові зображення шийки матки. Наприклад, система CerviCARE використовує глибоке навчання на «цервікографічних» фото (схожих на кольпоскопію) для розпізнавання передракових уражень.

Цей тип ШІ працює разом із традиційним Пап-тестом і тестуванням на ВПЛ, щоб вчасно виявляти захворювання. NCI також відзначає триваючі дослідження ШІ для автоматизації виявлення передраку у програмах скринінгу шийки матки.

Технологія скринінгу раку шийки матки з підтримкою ШІ

Скринінг раку товстої та прямої кишки

Під час колоноскопії ШІ допомагає в режимі реального часу. Сучасні системи безперервно аналізують відеопотік із колоноскопа. Коли камера фіксує поліп або підозрілу тканину, ШІ виділяє її на екрані (часто кольоровою рамкою та звуковим сигналом), щоб привернути увагу лікаря.

Інакше кажучи, ШІ відмінно вказує на багато дрібних уражень, але чи покращує він виявлення найнебезпечніших передракових станів — ще під питанням. Проте «друге око» ШІ може зменшити пропуски через втому і знизити варіабельність між лікарями. FDA схвалила системи ШІ (CADe) для клінічної колоноскопії, щоб допомагати ендоскопістам у виявленні поліпів.

Допомога ШІ в режимі реального часу під час колоноскопії

ШІ в патології та інших видах візуалізації

Застосування ШІ виходить за межі живої візуалізації до патології та спеціалізованих сканів. Цифрові патологічні слайди (високоякісні скани тканинних біопсій) читаються алгоритмами ШІ з вражаючою точністю.

Затверджені FDA застосунки ШІ

• Програмне забезпечення ШІ для виділення ракових ділянок у зразках біопсії простати
• Системи інтерпретації МРТ мозку
• Інструменти аналізу вузликів щитоподібної залози на ультразвуку
• Аналіз цифрових патологічних слайдів для різних типів раку

Коротко кажучи, ШІ стає універсальним помічником: від МРТ/КТ до рентгенів і мікроскопічних слайдів він позначає аномалії, що потребують уваги, допомагаючи патологам зосередитися на критичних ділянках і підвищуючи точність діагностики.

Аналіз цифрових патологічних слайдів за допомогою ШІ для виявлення раку

Переваги ШІ у ранньому виявленні

У різних застосуваннях ШІ пропонує кілька ключових переваг для раннього виявлення раку, трансформуючи підхід медичних фахівців до скринінгу та діагностики:

Підходи на основі ШІ можуть підвищити здатність клініцистів ефективно та точно оцінювати рак. У багатьох дослідженнях поєднання ШІ з експертизою лікарів перевершує кожен із них окремо, подібно до консультації з обізнаним колегою.

— Дослідники медичного ШІ

Комплексні переваги ШІ у ранньому виявленні раку

Виклики та особливості впровадження

ШІ також приносить виклики, які потрібно ретельно враховувати для ефективного та справедливого впровадження серед різних груп пацієнтів.

Виклики впровадження

• Лікарні потребують валідації, схваленого FDA програмного забезпечення та комплексного навчання персоналу
• Регуляторні та юридичні питання щодо відповідальності, якщо ШІ пропустить рак
• Інтеграція в існуючі клінічні процеси вимагає ретельного планування
• Необхідні триваючі дослідження та постмаркетингові спостереження для підтвердження результатів

ШІ — це інструмент, а не заміна. Використання ШІ — це як «порадитися з блискучим колегою».

— Погляд радіолога на інтеграцію ШІ

Основні виклики впровадження ШІ для медичного скринінгу

Майбутні напрямки

Майбутнє ШІ у виявленні раку обіцяє революційні розробки, які можуть трансформувати персоналізовану медицину та підходи до скринінгу.

Інтеграція мульти-модального ШІ

Глобальні дослідження валідації

Міжнародні дослідження (наприклад, багатопрофільні випробування в Європі та США) тривають для масштабної валідації інструментів ШІ. З накопиченням даних ШІ вчитиметься на реальних результатах, постійно вдосконалюючи точність через:

• Великомасштабні багатопрофільні валідаційні дослідження
• Моніторинг продуктивності в реальних умовах
• Безперервне навчання на клінічних результатах
• Дослідження ефективності серед різних популяцій

Майбутні інновації в діагностиці раку на основі ШІ

Висновок

Підсумовуючи, ШІ вже допомагає лікарям виявляти рак раніше за медичними зображеннями — від мамограм і КТ до фотографій шкіри та біопсійних слайдів. Хоча виклики залишаються, передові дослідження та регуляторні схвалення свідчать про майбутнє, де ШІ стане стандартним союзником у скринінгу раку.