Как ИИ используется для обнаружения рака, который упускают врачи

В затемненной палате районной больницы Пач-Кишкун под Будапештом доктор Ева Амбрози, рентгенолог с более чем двадцатилетним опытом работы, смотрела на экран компьютера, на котором была показана маммограмма пациентки.

Два рентгенолога ранее заявили, что рентген не выявил признаков рака груди у пациентки. Но доктор Амбрози внимательно изучал несколько областей сканирования, обведенных красным, которые программа ИИ пометила как возможно раковые.

«Это что-то», сказала она. Вскоре женщину приказали вызвать на биопсию, которая должна была состояться в течение следующей недели.

Достижения в области искусственного интеллекта начинают совершать прорывы в скрининге рака молочной железы, обнаруживая признаки, которые врачи пропускают. На данный момент технология демонстрирует замечательную способность выявлять рак, по крайней мере, так же, как и радиологи-люди, согласно ранним открытиям и рентгенологам, что, пожалуй, является наиболее ощутимым признаком того, как ИИ может улучшить здоровье населения.

Венгрия, в которой действует надежная программа скрининга рака молочной железы, является одним из крупнейших регионов для тестирования технологии на реальных пациентах. В пяти больницах и клиниках, которые проводят более 35 000 сканирований в год, системы искусственного интеллекта, запущенные в 2021 году, теперь помогают выявлять признаки рака, которые рентгенологи могли пропустить. Клиники и больницы в США, Великобритании и Европейском союзе также начали тестирование или предоставление данных для помощи в разработке систем.

Использование ИИ растет по мере того, как технология становится центром бума в Силиконовой долине с выпуском чат-ботов, таких как ChatGPT, которые показывают, как ИИ обладает замечательной способностью общаться в человеческом стиле — с иногда тревожными результатами. Построенная на аналогичной модели, используемой чат-ботами и смоделированной на человеческом мозге, технология скрининга рака молочной железы показывает другие способы, которыми ИИ проникает в повседневную жизнь.

Врачи и разработчики искусственного интеллекта говорят, что широкое использование технологии обнаружения рака все еще сталкивается со многими препятствиями. Необходимы дополнительные клинические испытания, прежде чем системы смогут широко применяться в качестве второго или третьего считывателя для скрининга рака молочной железы, помимо ограниченного количества настроек, которые в настоящее время используют эту технологию. Инструмент также должен показать, что он может давать точные результаты для женщин всех возрастов, национальностей и типов телосложения. Рентгенологи заявили, что технология должна оказаться способной выявлять более сложные формы рака молочной железы и уменьшать количество нераковых ложных срабатываний.

Инструменты искусственного интеллекта также вызвали споры о том, следует ли заменить людей-радиологов, поскольку производители технологий сталкиваются с контролем со стороны регулирующих органов и сопротивлением со стороны некоторых врачей и организаций здравоохранения. На данный момент эти опасения кажутся преувеличенными, и многие эксперты говорят, что технология будет эффективной и будет вызывать доверие у пациентов только в том случае, если она будет использоваться в сотрудничестве с обученными клиницистами.

В конечном счете, искусственный интеллект может спасти жизни, считает доктор Ласло Табар, ведущий преподаватель маммографии в Европе.

Он сказал: «Я мечтаю о том дне, когда женщины пойдут в центр рака груди и спросят:« У вас есть искусственный интеллект или нет?» «

Сотни фотографий ежедневно

В 2016 году Джефф Хинтон, один из ведущих мировых исследователей искусственного интеллекта, утверждал, что технология превзойдет навыки рентгенологов в течение пяти лет.

«Я думаю, что если вы радиолог, вы похожи на Хитрого Э. Койота в мультфильме», он сказал жителю Нью-Йорка в 2017. «Вы уже за краем обрыва, но еще не посмотрели вниз. Под землей нет земли».

Г-н Хинтон и двое его студентов из Университета Торонто создали систему распознавания изображений, которая может точно идентифицировать обычные объекты, такие как цветы, собаки и автомобили. Технология, лежащая в основе их системы, называемая нейронной сетью, смоделирована по образцу того, как человеческий мозг обрабатывает информацию из различных источников. Это то, что используется для идентификации людей и животных на фотографиях, размещенных в таких приложениях, как Google Photos, и позволяет Siri и Alexa распознавать слова, которые говорят люди. Нейронные сети также возглавили новую волну чат-ботов, таких как ChatGPT.

Многие евангелисты ИИ считают, что такую ​​технологию можно легко применить для выявления болезней и заболеваний, таких как рак молочной железы на маммограмме. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2020 году у 2,3 миллиона человек был диагностирован рак молочной железы, и 685 000 человек умерли от этого заболевания.

Но не все считали, что заменить рентгенологов будет так просто, как ожидал мистер Хинтон. Питер Кискемти, ученый-компьютерщик, соучредитель Kheiron Medical Technologies, компании-разработчика программного обеспечения, которая разрабатывает инструменты искусственного интеллекта, помогающие радиологам выявлять ранние признаки рака, знал, что реальность будет более сложной.

Г-н Кечкемети вырос в Венгрии и провел время в одной из крупнейших больниц Будапешта. Его мать была рентгенологом, которая из первых рук рассказала ему о трудностях обнаружения небольшой злокачественной опухоли на фотографии. Рентгенологи часто проводят часы каждый день в темной комнате, просматривая сотни изображений и принимая судьбоносные решения для пациентов.

«Очень легко не заметить маленькие повреждения», — говорит доктор Эдит Карпати, мать г-на Кесксмити, которая сейчас является директором по медицинским продуктам компании «Хейрон». «Вы не можете оставаться сосредоточенным».

Г-н Кечкемети вместе с соучредителем Kheiron Тобиасом Рийкеном, экспертом в области машинного обучения, заявили, что ИИ должен помогать врачам. Для обучения своих систем искусственного интеллекта они собрали более пяти миллионов исторических маммограмм уже диагностированных пациентов, предоставленных клиниками в Венгрии и Аргентине, а также академическими учреждениями, такими как Университет Эмори. Лондонская компания также платит 12 радиологам за маркировку изображений с помощью специального программного обеспечения, которое учит ИИ обнаруживать раковые новообразования по их форме, плотности, расположению и другим факторам.

Из миллионов случаев, загруженных в систему, технология создает математическое представление маммограмм и людей, больных раком. Имея возможность смотреть на каждое изображение более точно, чем человеческий глаз, он затем сравнивает этот базовый уровень, чтобы найти аномалии на каждой маммограмме.

В прошлом году, после тестирования более 275 000 случаев рака молочной железы, Керон упомянул Его программное обеспечение с искусственным интеллектом соответствует производительности рентгенологов, выступая в качестве второго считывателя для маммографических исследований. Это также снижает рабочую нагрузку рентгенологов как минимум на 30 процентов, поскольку сокращает количество рентгеновских снимков, которые им необходимо прочитать. Согласно другим результатам, полученным в венгерской клинике в прошлом году, технология увеличила уровень выявления рака на 13 процентов, поскольку было выявлено больше злокачественных новообразований.

Доктор Табар, чьи методы чтения маммограмм обычно используются радиологами, опробовал программное обеспечение в 2021 году, восстановив несколько самых сложных случаев в своей карьере, в которых рентгенологи пропустили признаки рака. В каждом случае это было обнаружено искусственным интеллектом.

«Я был шокирован тем, насколько это было хорошо, — сказал доктор Табар. Он сказал, что у него не было финансовых связей с Хейроном, когда он впервые протестировал технологию, и с тех пор получал гонорары за консультации по улучшению систем. Он сказал, что тестируемые им системы других компаний, занимающихся искусственным интеллектом, в том числе Lunit Insight из Южной Кореи и Vara из Германии, также дали обнадеживающие результаты обнаружения.

доказательство в Венгрии

Технология Хейрона была впервые применена к пациентам в 2021 году в небольшой клинике в Будапеште под названием MaMMa Clinic. После завершения маммографии два рентгенолога проверяют ее на наличие признаков рака. Затем ИИ объединяется с врачами или помечает области для перепроверки.

В пяти центрах MaMMa Klinika в Венгрии с 2021 года было зарегистрировано 22 случая, когда ИИ выявил рак, который пропустили рентгенологи, и еще около 40 случаев находятся на рассмотрении.

«Это огромное достижение», — сказал д-р Андраш Вадаши, директор клиники MaMMa Klinika, которого Хейрон познакомила с доктором Карпати, матерью г-на Кечкемети. «Если эта операция спасет одну или две жизни, она того стоит».

Керо сказал, что технология лучше всего работает вместе с врачами, а не вместо них. Он будет использоваться Национальной службой здравоохранения Шотландии в качестве дополнительного считывателя для маммографического скрининга в шести центрах, а к концу года он появится примерно в 30 центрах скрининга рака молочной железы, находящихся в ведении Национальной службы здравоохранения Англии. Университетская больница Оулу в Финляндии также планирует использовать эту технологию, и в этом году автобус будет путешествовать по Оману для проведения скрининга рака молочной железы с использованием ИИ.

«ИИ-плюс-Доктор должен единолично заменить Доктора, но ИИ не должен заменять Доктора», — сказал г-н Кечкемети.

Национальный институт рака имеет оцененный Около 20 процентов случаев рака молочной железы упускают из виду во время скрининговой маммографии.

Доктор Констанс Леманн, профессор радиологии Гарвардской медицинской школы и специалист по визуализации молочных желез Массачусетской больницы общего профиля, призвала врачей быть непредвзятыми.

Мы не маловажны, сказала она, но есть задачи, которые лучше выполнять с помощью компьютеров.

В районной больнице Пач-Кишкун недалеко от Будапешта доктор Амброзай сказала, что сначала скептически отнеслась к этой технологии, но быстро увлеклась. Она сделала рентгеновский снимок 58-летней женщины с небольшой опухолью, обнаруженной ИИ, которую доктор Амброзай плохо видел.

Она сказала, что ИИ увидел что-то, что «казалось, появилось из ниоткуда».