Как AI се използва за откриване на рак, който лекарите пропускат

В затъмнена стая в областната болница Pács-Kiskun край Будапеща, д-р Ева Амброси, рентгенолог с повече от две десетилетия опит, надникна в компютърен екран, показващ мамография на пациент.

Двама рентгенолози казаха преди това, че рентгеновите снимки не показват признаци, че пациентът има рак на гърдата. Но д-р Амброси разглеждаше внимателно няколко зони от сканирането, оградени в червено, които софтуерът за изкуствен интелект бе маркирал като вероятно ракови.

— Това е нещо — каза тя. Скоро жената била извикана за биопсия, която щяла да се извърши през следващата седмица.

Напредъкът в изкуствения интелект започва да прави пробиви в скрининга на рак на гърдата чрез откриване на признаци, които лекарите пропускат. Досега технологията показва забележителна способност да открива рак поне толкова добре, колкото човешките радиолози, според ранните открития и рентгенолозите, което е може би най-осезаемият признак за това как AI може да подобри общественото здраве.

Унгария, която има стабилна програма за скрининг на рак на гърдата, е един от най-големите региони за тестване на технологията върху реални пациенти. В пет болници и клиники, които извършват повече от 35 000 сканирания годишно, системите с изкуствен интелект, стартирани през 2021 г., сега помагат да се проверяват за признаци на рак, които радиолозите може да са пропуснали. Клиники и болници в Съединените щати, Великобритания и Европейския съюз също започнаха да тестват или предоставят данни, за да помогнат за разработването на системи.

Използването на AI е във възход, тъй като технологията се превръща в център на бума в Силициевата долина, с пускането на чатботове като ChatGPT, които показват как AI има забележителната способност да комуникира в човешка проза – с понякога обезпокоителни резултати. Изградена на базата на подобен модел, използван от чатботове и моделирана върху човешкия мозък, технологията за скрининг на рак на гърдата показва други начини, по които ИИ прониква в ежедневието.

Лекари и разработчици на AI казаха, че широкото използване на технологията за откриване на рак все още е изправено пред много пречки. Необходими са допълнителни клинични изпитвания, преди системите да могат да бъдат широко възприети като втори или трети четец за екрани за рак на гърдата, извън ограничения брой настройки, които сега използват тази технология. Инструментът трябва също да покаже, че може да даде точни резултати при жени от всички възрасти, етноси и типове тяло. Рентгенолозите казаха, че технологията трябва да се окаже в състояние да идентифицира по-сложни форми на рак на гърдата и да намали нераковите фалшиви положителни резултати.

Инструментите за изкуствен интелект също предизвикаха дебат дали да заменят човешките рентгенолози, тъй като производителите на технологии са изправени пред регулаторен контрол и съпротива от някои лекари и здравни институции. Засега тези опасения изглеждат преувеличени, като много експерти казват, че технологията ще бъде ефективна и ще се ползва с доверие от пациентите само ако се използва в партньорство с обучени клиницисти.

В крайна сметка изкуственият интелект може да спасява животи, каза д-р Ласло Табар, водещ преподавател по мамография в Европа, който каза, че е придобил технологията, след като е прегледал нейното представяне при скрининг на рак на гърдата от няколко доставчици.

Той каза: „Мечтая за деня, в който жените отиват в център за рак на гърдата и питат: „Имате ли изкуствен интелект или не?“ „

Стотици снимки всеки ден

През 2016 г. Джеф Хинтън, един от водещите световни изследователи на ИИ, твърди, че технологията ще изпревари уменията на радиолозите в рамките на пет години.

„Мисля, че ако сте рентгенолог, вие сте като Wile E. Coyote в анимационен филм,“ каза той на New Yorker през 2017 г. „Вече сте над ръба на скалата, но още не сте погледнали надолу. Отдолу няма земя.“

Г-н Хинтън и двама от неговите студенти в университета в Торонто създадоха система за разпознаване на изображения, която може точно да идентифицира обикновени обекти като цветя, кучета и коли. Технологията в сърцето на тяхната система – наречена невронна мрежа – е моделирана след това как човешкият мозък обработва информация от различни източници. Това е, което се използва за идентифициране на хора и животни в снимки, публикувани в приложения като Google Photos, и позволява на Siri и Alexa да разпознават думите, които хората изговарят. Невронните мрежи също водят новата вълна от чатботове като ChatGPT.

Много евангелисти на ИИ вярват, че подобна технология може лесно да се приложи към болести и откриване на болести, като рак на гърдата при мамография. През 2020 г. 2,3 милиона души са били диагностицирани с рак на гърдата и 685 000 са починали от болестта, според Световната здравна организация.

Но не всички смятаха, че замяната на рентгенолози ще бъде толкова лесна, колкото г-н Хинтън очакваше. Питър Кискемти, компютърен учен, който е съосновател на Kheiron Medical Technologies, софтуерна компания, която разработва AI инструменти, за да помогне на рентгенолозите да открият ранни признаци на рак, знаеше, че реалността ще бъде по-сложна.

Г-н Кечкемети е израснал в Унгария и е прекарал време в една от най-големите болници в Будапеща. Майка му беше рентгенолог, която му даде представа от първа ръка за трудностите при намирането на малък злокачествен тумор на снимка. Рентгенолозите често прекарват часове всеки ден в тъмна стая, разглеждайки стотици изображения и вземайки решения, променящи живота на пациентите.

„Много е лесно да пропуснете малките лезии“, каза д-р Едит Карпати, майката на г-н Kesksmithy, която сега е директор на Kheiron за медицински продукти. „Не мога да остана концентриран.“

Г-н Кечкемети, заедно със съоснователя на Kheiron Тобиас Рийкен, експерт по машинно обучение, казаха, че ИИ трябва да помага на лекарите. За да обучат своите AI системи, те събраха повече от пет милиона исторически мамографии на вече диагностицирани пациенти, предоставени от клиники в Унгария и Аржентина, както и от академични институции, като университета Емори. Базираната в Лондон компания също така плаща на 12 рентгенолози да етикетират изображенията с помощта на специален софтуер, който учи AI да открива ракови образувания по тяхната форма, плътност, местоположение и други фактори.

От милионите случаи, въведени в системата, технологията създава математическо представяне на мамографии и хора с рак. Със способността да разглежда всяко изображение по-точно от човешкото око, след това сравнява тази базова линия, за да открие аномалии на всяка мамография.

Миналата година, след тестване на повече от 275 000 случая на рак на гърдата, Херон споменати Неговият AI софтуер съответства на представянето на рентгенолозите, когато действат като втори четец за мамографски прегледи. Той също така намалява натоварването на рентгенолозите с поне 30 процента, тъй като намалява броя на рентгеновите снимки, които трябва да разчетат. В други открития от унгарска клиника миналата година, технологията е увеличила процента на откриване на рак с 13 процента, тъй като са идентифицирани повече злокачествени заболявания.

Д-р Табар, чиито техники за разчитане на мамография обикновено се използват от рентгенолозите, пилотира софтуера през 2021 г., като възстанови няколко от най-предизвикателните случаи в кариерата си, при които рентгенолозите пропуснаха признаци на рак. Във всеки случай е открит от изкуствен интелект.

„Бях шокиращо изненадан колко добър беше“, каза д-р Табар. Той каза, че не е имал никакви финансови връзки с Kheiron, когато за първи път тества технологията и оттогава е получавал консултантски такси за обратна връзка за подобряване на системите. Той каза, че системите, които е тествал от други AI компании, включително Lunit Insight от Южна Корея и Vara от Германия, също предоставят окуражаващи резултати при откриване.

доказателство в Унгария

Технологията на Kheiron е използвана за първи път върху пациенти през 2021 г. в малка клиника в Будапеща, наречена MaMMa Clinic. След като мамографията приключи, двама рентгенолози я преглеждат за признаци на рак. След това AI се обединява с лекари или маркира зони, за да провери двойна проверка.

В пет сайта на MaMMa Klinika в Унгария са документирани 22 случая от 2021 г. насам, в които AI идентифицира ракови заболявания, които радиолозите са пропуснали, като още около 40 случая са в процес на преглед.

„Това е огромно постижение“, каза д-р Андраш Вадаси, директор на MaMMa Klinika, който беше запознат с Хейрон чрез д-р Карпати, майката на г-н Кечкемети. „Ако тази операция ще спаси един или два живота, ще си струва.“

Khero каза, че технологията работи най-добре заедно с лекарите, а не вместо тях. Той ще бъде използван от NHS Scotland като допълнителен четец за мамографски прожекции в шест места и ще бъде в около 30 места за скрининг на рак на гърдата, управлявани от NHS England до края на годината. Университетската болница в Оулу във Финландия също планира да използва технологията и автобус ще пътува из Оман тази година, за да извършва скрининг на рак на гърдата с помощта на AI.

„AI-plus-Doctor трябва сам да замени доктора, но AI не трябва да замести доктора“, каза г-н Кечкемети.

Националният институт по рака има оценени Около 20 процента от случаите на рак на гърдата се пропускат по време на скрининговите мамографии.

Д-р Констанс Леман, професор по радиология в Медицинското училище в Харвард и специалист по образна диагностика на гърдата в Масачузетската обща болница, призова лекарите да бъдат отворени.

„Ние не сме маловажни“, каза тя, „но има задачи, които се изпълняват по-добре с компютри.“

В областната болница Pács-Kiskun край Будапеща д-р Амброзай каза, че първоначално е била скептична към технологията, но бързо е била привлечена. Тя направи рентгенова снимка на 58-годишна жена с малък тумор, открит от изкуствения интелект, който д-р Амбросай не виждаше.

Тя каза, че изкуственият интелект е видял нещо, което „изглежда се е появило от нищото“.