Искусственный интеллект используется в самых разных областях медицины, и теперь ученые разработали систему ИИ, которая может повысить показатели обнаружения раковых и предраковых поражений пищевода, которые врачам порой сложно обнаружить.

Экспериментальная система, разработанная в Китае, направлена ​​на то, чтобы использовать новые технологии для борьбы со значимой причиной заболеваемости и смертности от рака, особенно в Азии. В то время как показатели рака пищевода и пищевода Барретта, предракового состояния, в Соединенных Штатах остаются стабильными, заболеваемость в Китае резко возросла и занимает первое место в мире. За случаями в Китае следуют случаи в Индии, где также сообщается о повышенных показателях злокачественности.

Поскольку раковые и предраковые поражения пищевода трудно обнаружить, они создают препятствия для быстрого лечения. Новая система глубокого обучения призвана повысить способность врачей повышать показатели выживаемости пациентов, страдающих этим заболеванием, путем выявления высокорисковых видов рака пищевода на ранней, поддающейся лечению стадии.

В статье , опубликованной в журнале Science Translational Medicine , группа врачей и ученых из крупных исследовательских центров Китая сообщает, что они разработали и протестировали алгоритм глубокого обучения , который существенно повышает эффективность обнаружения злокачественных новообразований пищевода с высоким риском.

Пока что команда тестировала систему искусственного интеллекта только на пациентах в Китае, но они подчеркнули, что их алгоритм может спасти жизни во всем мире, помогая на ранней стадии выявлять высокорисковые поражения пищевода во время рутинных диагностических эндоскопий.

«Эндоскопия является основным методом выявления бессимптомной плоскоклеточной карциномы пищевода и предраковых поражений», — говорит доктор Шао-Вэй Ли, ведущий автор нового исследования и научный сотрудник отделения гастроэнтерологии больницы Тайчжоу, филиала Медицинского университета Вэньчжоу в Китае.

«Повышение уровня обнаружения остается сложной задачей. Мы разработали систему на основе глубоких сверточных нейронных сетей для обнаружения рака пищевода и предраковых поражений».

Также известный как DCNN, для глубокой сверточной нейронной сети, алгоритм определяет закономерности, характерные для заболеваний. Глубокая сверточная нейронная сеть предназначена для определения закономерностей в 3D. При использовании в качестве диагностического инструмента , он теоретически может предоставить врачам более точный метод выявления поражений с высоким риском у пациентов, проходящих скрининг. Инструмент также может обнаруживать поражения, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными при наблюдении с помощью эндоскопии с использованием только человеческого глаза.

Междисциплинарная команда Ли со всего Китая спроектировала и создала систему глубокого обучения ИИ, которая получила название ENDOANGEL-ELD. Она использует наборы данных из более чем 190 000 изображений пищевода, собранных в нескольких клиниках Китая. После разработки системы глубокого обучения команда в больнице Тайчжоу провела ее тестовое испытание в клиническом испытании с участием пациентов, проходящих диагностику рака пищевода с потенциально высоким риском.

Ли и коллеги протестировали систему искусственного интеллекта в диагностике 1556 пациентов из группы в 3117 человек в больнице Тайчжоу в Чжэцзяне, восточной прибрежной провинции Китайской Народной Республики. Остальные 1561 пациент служили контрольной группой .

В целом, система глубокого обучения удвоила частоту обнаружения высокорисковых поражений по сравнению с контрольной группой, диагностика которой проводилась с помощью обычной эндоскопии. Метод ENDOANGEL-ELD дополнительно продемонстрировал высокую степень распознавания рака на основе 190 000 различных шаблонов заболевания, загруженных в систему ИИ.

«Первичной конечной точкой был показатель обнаружения высокорисковых поражений пищевода», — утверждает Ли. «В популяции, намеревающейся лечиться, показатель обнаружения высокорисковых поражений пищевода был значительно выше в экспериментальной группе, чем в контрольной», — добавил Ли, подчеркнув, что больше случаев рака и предраковых поражений было обнаружено в экспериментальной группе благодаря инструменту ИИ.

Согласно данным Science Translational Medicine , все 3117 пациентов, принявших участие в исследовании, были в возрасте старше 50 лет. Планируется провести второе исследование с использованием метода глубокого обучения, которое будет сосредоточено на более молодых пациентах.

По данным Всемирной организации здравоохранения, совершенствование метода диагностики рака пищевода особенно важно в Китае, где региональные очаги заболевания отмечают одни из самых высоких в мире показателей заболеваемости злокачественными новообразованиями.

Курение и употребление алкоголя связаны с повышенным уровнем рака пищевода и пищевода Барретта, независимо от того, где в мире живет пациент. Однако Китай является ведущим в мире производителем и потребителем табачных изделий. ВОЗ оценивает, что в Китае насчитывается более 300 миллионов курильщиков, что составляет около трети от общего числа людей в мире, которые предаются этой привычке.

По оценкам ВОЗ, 1 из 3 выкуриваемых в мире сигарет приходится на Китай. Более половины взрослых мужчин в стране являются курильщиками. Рак пищевода чаще встречается среди мужчин, чем среди женщин в стране. Хотя женщины в Китае курят гораздо реже, они, вероятно, подвержены неблагоприятным последствиям для здоровья от вторичного дыма.

Рак пищевода часто протекает бессимптомно, и врачи долгое время полагались на эндоскопию для обнаружения опухолей и предраковых поражений. Пятилетняя выживаемость хорошая — более 90% — когда опухоль лечится на ранней, бессимптомной стадии. Преимущества от лечения резко снижаются, как только появляются симптомы, отсюда и срочность поиска более точного метода обнаружения.

Экспериментальный метод глубокого обучения скрининга, по словам Ли и коллег, позволяет более своевременно диагностировать и более эффективно лечить рак пищевода на ранней стадии. Злокачественная опухоль является одиннадцатым по распространенности раком в мире, но седьмым по распространенности раком в мире среди мужчин, согласно данным Всемирного фонда исследований рака, штаб-квартира которого находится в Лондоне.

«Таким образом, предлагаемая система улучшила показатель обнаружения высокорисковых поражений пищевода во время эндоскопии и оказалась безопасной», — заключил Ли. «Помощь в виде глубокого обучения может улучшить раннюю диагностику и лечение рака пищевода и может стать полезным инструментом для скрининга рака пищевода ».