Sztuczna inteligencja lepiej niż lekarze wychwytuje w trakcie kolonoskopii podejrzane zmiany jelita grubego, które mogą prowadzić do raka
Dr William Karnes sztuczną inteligencję do prewencji raka jelita grubego opracowuje na Uniwersytecie California Irvine. Latem tego roku ma przejść szersze testy.
Już teraz wiadomo, że system jest w stanie wykryć o 20 procent więcej polipów w jelicie z blisko 100-procentową dokładnością. Działa jak platformy rozpoznawania twarzy, identyfikując obszary zmian. System został wyuczony na dziesiątkach tysięcy obrazów kolonoskopii.
Rak jelita grubego jest wysoce uleczalny, ale ważne jest jego wczesne wykrycie. Wszystkie nowotwory jelita grubego zaczynają się jako łagodne polipy. Najczęstsze są gruczolaki, których przeobrażenie w raka jelita grubego zajmuje około 10 lat. Za pomocą regularnych kolonoskopii te gruczolaki przedrakowe można zidentyfikować i usunąć.
Dr Karnes twierdzi, że gdyby każdy w wieku ponad 45 lat, kiedy najczęściej rozwija się choroba, był badany kolonoskopem, a każdy lekarz wykonał procedury dobrze, można byłoby ograniczyć zachorowalność nawet o 90 procent. Niestety ludzie uważają badanie za wstydliwe i wciąż odkładają je na później. Lekarzom zdarza się też w badaniach kolonoskopowych pomijać niektóre z polipów, zwłaszcza jeśli zmiany na ścianie okrężnicy są płaskie lub nieznaczne.
Siedem lat danych
Dr Karnes rozpoczął prace nad poprawą wskaźników wykrywania kolonoskopii w Centrum Medycznym UCI (UCI Health), gromadząc imponującą bazę danych – zdjęć zebranych podczas wykonywanych kolonoskopii.
Budował ją przez siedem lat, gromadząc największy na świecie zestaw danych: to w sumie 190 tysięcy zdjęć polipów wykonanych w trakcie 10 tysięcy badań. W ten sposób powstała Qualoscopy, baza zawierająca wysokiej jakości oznaczone obrazy, co pozwoliło wykorzystać je do szkolenia algorytmów i opracować inteligentny system rozpoznający łagodne, przedrakowe oraz już złośliwe polipy, a także płaskie zmiany.
Standardowe ustalenie, czy polip jest przedrakowy, trwa obecnie około dwóch tygodni, podczas gdy system start-upu Docbot nazwany AI Polyp Detector wykrywa go w ułamku sekundy
Nagrania wideo z badań kolonoskopowych przepuszczone przez nakładkę SI pokazują zielone pola wokół obszarów, które mogą być potencjalnie zarzewiem raka. Pierwsza runda testów systemu obejmowała wykorzystanie filmów nagranych podczas wykonanych kolonoskopii, które zostały poddane przeglądowi SI.
Start-up z udziałem uczelni
Dr Karnes i profesor Pierre Baldi z Wydziału Informatyki UCI najpierw opracowali algorytm wykrywania objawów gruczolaka, najczęstszego typu raka okrężnicy, na podstawie bazy danych obrazów polipów, które zgromadził Karnes i jego zespół.
Sztuczna inteligencja opracowana do wsparcia kolonoskopii została następnie udoskonalona o tworzenie dokumentacji medycznej przez Andrew Ninha, eksperta ds. technologii informatycznych w centrum innowacji Beall Applied Innovation, start-upu UCI. To obecnie współzałożyciel, obok dr. Karnesa, i dyrektor generalny Docbot, start-upu testującego oprogramowanie do ujawniania polipów okrężnicy w czasie rzeczywistym.
Od wideo do czasu rzeczywistego
Testy działania systemu „na żywo” wkrótce zostaną przeprowadzone na szerszej liczbie pacjentów w Centrum Kompleksowej Onkologii Chao w hrabstwie Orange. Jest to akademickie centrum medyczne w ramach UCI Health. To jeden z 51 ośrodków onkologicznych wskazanych jako świadczący kompleksową opiekę przez Narodowy Instytut Raka Stanów Zjednoczonych – pacjenci mogą tu liczyć na bardziej zaawansowane procedury medyczne, niż w innych szpitalach.
Wstępne próby „on line” na ok. 100 pacjentach pokazały ogromny potencjał systemu. Wykrywa polipy z dokładnością 96,4 procent i przewiduje patologię przedrakową na podstawie obrazów z dokładnością 94 procent. Na dodatek robi to błyskawicznie. Standardowe ustalenie, czy polip jest przedrakowy, trwa obecnie około dwóch tygodni, podczas gdy system start-upu Docbot nazwany AI Polyp Detector wykrywa go w ułamku sekundy. Lekarz otrzymuje tę informację zwrotną podczas oglądania ekranu w trakcie kolonoskopii. Dr Karnes i inni gastroenterolodzy kontynuują doskonalenie algorytmów SI przy każdej wykonywanej kolonoskopii.
Ważne wykrywanie
Rak jelita grubego w początkowej, trwającej na ogół kilka lat fazie, nie daje żadnych objawów. Dlatego jest taki groźny. Liczba zachorowań na nowotwory okrężnicy wzrasta i wciąż jest to drugi najczęstszy nowotwór złośliwy, który występuje na świecie.
Według Krajowego Rejestru Nowotworów w 1980 r. raka jelita grubego wykryto u 4,7 tys. Polek i Polaków, a w 2017 r. już u 19 tys. osób, czyli czterokrotnie więcej. Codziennie na ten nowotwór umierają w Polsce średnio 33 osoby. Nadal zwiększa się zachorowalność. W ocenie ekspertów Instytutu Zarządzania w Ochronie Zdrowia Uczelni Łazarskiego w Warszawie w 2030 r. liczba zachorowań na raka jelita grubego może się w Polsce zwiększyć do 27 tysięcy.
Warto zaznaczyć, że liczba przypadków raka odbytu i okrężnicy wśród osób starszych spadła w ciągu ostatnich kilku lat, rośnie jednak liczba zachorowań wśród znacznie młodszych osób. Dlatego Amerykańskie Towarzystwo Nowotworowe oficjalnie obniżyło wiek, w którym zalecana jest profilaktyczna kolonoskopia. Osoby z umiarkowanym ryzykiem zachorowań (czyli takie, które nie mają przypadków nowotworu w najbliższej rodzinie) powinny wykonywać to badanie od 45. roku życia, nie rzadziej niż co 10 lat.