Прорыв в диагностике: ИИ находит рак поджелудочной за 3 года до симптомов и диагноза

Новая модель искусственного интеллекта (ИИ) может помочь врачам выявлять рак поджелудочной железы за три года до того, как опухоль будет обнаружена на компьютерной томограмме.

Программа, описанная в журнале Gut, была использована для анализа почти 2000 компьютерных томограмм, которые ранее были признаны «нормальными» и не содержали признаков заболевания. Инструмент выявил незначительные отклонения в структуре поджелудочной железы, которые впоследствии привели к образованию опухолевой ткани.

Ранняя диагностика — это единственный важнейший фактор для повышения выживаемости пациентов с раком поджелудочной железы. Эта модель потенциально может помочь врачам начать эффективное лечение, пока болезнь еще излечима.

Возможность выявить рак на ранней стадии

Рак поджелудочной железы — один из самых смертоносных видов рака.

«Пятилетняя выживаемость в США составляет от 12% до 13% из-за того, что мы не можем выявить заболевание на ранней стадии, когда терапевтические методы могли бы творить чудеса», — рассказал Live Science соавтор исследования доктор Аджит Гоенка (Ajit Goenka), радиолог и специалист по ядерной медицине из клиники Мэйо в Рочестере, штат Миннесота.

На ранних стадиях рак поджелудочной железы часто протекает бессимптомно, поэтому на момент постановки диагноза болезнь уже находится в запущенной стадии.

Несмотря на то, что за последние десятилетия врачам стало проще выявлять и лечить многие другие виды рака, в лечении рака поджелудочной железы не произошло такого же прорыва. Для диагностики обычно требуется сочетание биопсии и визуализирующих исследований, в том числе компьютерной томографии. Но к тому времени, когда опухоль становится заметной при использовании этих методов, рак часто уже неизлечим.

Однако могут существовать и более ранние признаки заболевания.

«Фундаментальные научные исследования показывают, что процесс развития рака начинается не за шесть месяцев до появления первых симптомов, — говорит Гоенка. — Он начинается на 10-15 лет раньше, а это значит, что в поджелудочной железе уже был сигнал, который человек не мог обнаружить».

Используя искусственный интеллект для распознавания закономерностей, недоступных человеческому глазу, Гоенка и его коллеги разработали инструмент, который усиливает существующий сигнал и позволяет выявлять ранние признаки заболеваний на снимках компьютерной томографии.

Модель, получившая название «Модель раннего выявления на основе радиомики» (Radiomics-based Early Detection Model, REDMOD), по сути, превращает снимок компьютерной томографии в математическую головоломку. Сначала она сегментирует орган, создавая трехмерную модель поджелудочной железы на основе двухмерных изображений, полученных с помощью компьютерного томографа. Затем она анализирует полученную структуру попиксельно.

«Он анализирует каждый пиксель на этом изображении и определяет степень его отличия от остальной части органа, а затем сравнивает его с контрольными образцами, в которых таких изменений быть не должно, — объяснил Гоенка. — В конце концов, это математика. Он преобразует изображение в математическое представление и извлекает из него математические характеристики».

Команда протестировала модель на выборке из 2000 существующих компьютерных томограмм, которые ранее были сделаны по медицинским показаниям, не связанным с онкологическими заболеваниями, и все они были признаны нормальными. Примерно одна седьмая часть снимков принадлежала пациентам, у которых впоследствии развился рак поджелудочной железы.

Модель успешно выявила 73% случаев на ранней стадии заболевания. В среднем снимки, которые анализировала модель, были сделаны за 16 месяцев до постановки диагноза.

Дальнейшие шаги

Тем не менее инструмент на основе искусственного интеллекта нуждается в доработке. Модель правильно определяла, что у пациента нет заболевания, в 81,1 % случаев по сравнению со средним показателем в 92,2 % у врачей-рентгенологов. Они дополняют друг друга: опыт врача в сочетании с возможностями искусственного интеллекта.

Гоенка надеется, что в ближайшие пять лет эту модель можно будет внедрить в клиническую практику. Сейчас команда проводит клинические испытания, чтобы подтвердить, что эта стратегия выявления рака работает на практике.

Другие ученые продвинулись в создании вакцины от рака поджелудочной железы.