Revoluční nástroj umělé inteligence pomáhá chirurgům odhalit neviditelnou rakovinu -

Umělá inteligence (AI) přináší revoluci do našeho života a nyní se chystá změnit i způsob boje proti rakovině. Studie vedená Univerzitou Kalifornie v San Francisku (UCSF) a Univerzitou v Michiganu, nedávno představila nový převratný nástroj umělé inteligence, který dokáže detekovat skryté rakovinné buňky v mozku během operace, což může vést k efektivnějším léčbám a lepším výsledkům pro pacienty.

Nádory mozku jsou notoricky známé jako obtížně léčitelné a míra přežití se v posledních letech výrazně nezlepšila, ale tato nová technologie umělé inteligence by mohla změnit pravidla hry.

Zajímá vás to? Projděte si další informace o tom, jak může tento vývoj v oblasti umělé inteligence přinést revoluci v léčbě rakoviny.

© Getty Images

Výskyt nádorů mozku -

Např. v USA je ročně diagnostikováno přibližně 80 000 nových případů primárních nádorů mozku, což představuje 1,4 % všech typů rakoviny. Zhruba 36 % těchto nádorů je zhoubných.

© Getty Images

Typy nádorů - Ačkoli existuje více než 100 různých typů primárních nádorů mozku, nejčastěji diagnostikovanými jsou gliomy, meningiomy a adenomy hypofýzy.

© Getty Images

Nejčastěji se vyskytující -

Gliomy, nejběžnější typ nádoru mozku u dospělých, jsou shluky abnormálních buněk, které vznikají v mozku nebo míše.

© Shutterstock

Zákrok -

U většiny pacientů s gliomy je první linií léčby chirurgický zákrok. I když se chirurgové snaží nádor zcela odstranit, může to být obtížné, zejména pokud se nádor nachází v citlivých nebo těžko přístupných oblastech mozku.

© Getty Images

Choulostivý zákrok -

Chirurgické zákroky, často zahrnující řezání do pokožky hlavy, se provádějí k léčbě onemocnění postihujících mozek, míchu a periferní nervy.

© Getty Images

Inovace v chirurgii -

Chirurgie mozku vyžaduje bezkonkurenční přesnost a neustálé inovace, aby byla zachována zdravá tkáň a pacient se maximálně zotavil.

© Getty Images

Maximální preciznost -

Chirurgové používají specializované techniky, jako je neurozobrazování a mapování mozku, k vedení chirurgického zákroku. Mapování mozku vymezuje oblasti mozku zodpovědné za kritické funkce, což chirurgům umožňuje vyhnout se poškození životně důležitých částí mozku.

© Getty Images

Zbývající buňky -

I při pečlivých chirurgických technikách mohou některé rakovinné buňky zůstat. U nádorů mozku je nejdůležitější jejich úplné odstranění, protože jakákoli zbytková tkáň může vést k rychlejšímu opětovnému růstu.

© Shutterstock

Výzvy spojené s léčbou -

Nádory mozku mohou mít více než jiné druhy rakoviny ničivé a dlouhodobé dopady na fyzickou, kognitivní a psychickou pohodu pacientů. Navzdory významným pokrokům v léčbě jiných druhů rakoviny je pokrok v míře přežití u rakoviny mozku omezený.

© Shutterstock

Nebezpečí zbytkového nádoru -

I malé množství zbytkového nádoru, může výrazně snížit kvalitu života, zkrátit dobu přežití a značně zatížit zdravotnické systémy. Bohužel míra zbytkových nádorů se za poslední dvě desetiletí nezlepšila a náklady na korektivní operace a následnou léčbu po operaci přesahují např. v USA ročně jednu miliardu USD.

© Shutterstock

Revoluce v oblasti umělé inteligence -

S pomocí umělé inteligence však vědci doufají, že mohou tuto realitu změnit. Jak je podrobně popsáno ve studii zveřejněné v listopadu 2024, nový diagnostický systém založený na umělé inteligenci může „zlepšit schopnost identifikovat nádory a snad i zlepšit přežití díky odstranění dalších částí nádoru,“ vysvětluje spoluautor Dr. Shawn Hervey-Jumper.

© Getty Images

Detekce v reálném čase -

Tento nový systém s názvem FastGlioma je open-source systém založený na umělé inteligenci, který je navržen k detekci infiltrace mozkového nádoru v reálném čase během operace.

© Getty Images

Neviditelná tkáň -

Podle studie dokáže systém identifikovat rakovinnou tkáň, která je pouhým okem neviditelná a umožňuje tak chirurgům okamžitě ji odstranit nebo na ni zacílit pooperační terapii.

© Shutterstock

Působivá rychlost -

Systém, vyškolený na více než 11 000 vzorcích nádorů a čtyřech milionech mikroskopických snímků, podle výzkumníků dokáže rozlišit zdravé a rakovinné buňky během pouhých 10 sekund.

© Getty Images

Lékařské modely -

Podobně jako základní modely, jako je GPT-4, lze i modely lékařské umělé inteligence trénovat na rozsáhlých souborech dat a přizpůsobovat je různým klinickým úlohám.

© Shutterstock

Sebevzdělávající se -

FastGlioma využívá tento přístup k zobecnění napříč demografickými údaji pacientů, systémy zdravotní péče a klasifikacemi nádorů mozku Světové zdravotnické organizace (WHO) s minimálním tréninkem pod dohledem.

© Getty Images

Jak to funguje? -

Během operace chirurg odebere malý vzorek tkáně z okraje nádoru. Speciální přístroj zvaný přenosný zobrazovací systém SRH (Stimulated Raman Histology), pořídí snímky vzorku tkáně přímo na operačním sále. Technik může tento přístroj snadno používat pomocí jednoduchého dotykového displeje.

© Getty Images

Praktický obrázek -

Vzorek tkáně se umístí na speciální podložní sklíčko a vloží do přístroje zvaného SRH imager. Tento přístroj dokáže rychle pořídit snímky tkáně pod mikroskopem, aniž by bylo nutné provádět jakoukoli zvláštní přípravu. To znamená, že tkáň není během procesu poškozena.

© Shutterstock

Rozdělení na části -

Přístroj SRH pořídí snímek vzorku tkáně a rozdělí jej na tyto malé skvrny. Představte si hlavní obrázek rozdělený na malé čtverečky jako pixelovou fotografii. Každý čtverec je malý obrázek neboli "patch" (část obrázku).

© Shutterstock

Systém bodového hodnocení -

Každá část obrázku je prozkoumána a vyhodnocena podle toho, jak pravděpodobné je, že obsahuje rakovinné buňky. Části obrázku, které vykazují více nádorů, dostanou vyšší skóre. Systém umělé inteligence se učí na milionech dalších obrázcích a zlepšuje svou schopnost rozpoznávat rakovinné buňky tím, že studuje tyto obrázky a identifikuje vzory. To mu pomáhá při poskytování přesnějších hodnocení jednotlivých vzorků tkáně.

© Getty Images

Teplotní mapa -

Po pořízení fotografie vzorku tkáně a jejím rozdělení na menší části, systém umělé inteligence znovu sestaví obrázek. Výsledný obrázek zvýrazní oblasti, které pravděpodobně představují rakovinu, podobně jako tepelná mapa. To pomáhá lékařům rychle identifikovat potenciální oblasti nádoru.

© Getty Images

Identifikace potenciálních nádorů -

Tento barevně kódovaný obrázek ukazuje úroveň nádorové infiltrace. Model umělé inteligence analyzuje celý obrázek a přiřadí skóre v rozmezí 0 až 1, kde 0 znamená nízkou infiltraci a 1 vysokou infiltraci. Toto skóre odpovídá kategoriím, které používají odborní lékaři ke klasifikaci nádorové infiltrace.

© Getty Images

Nadějné vyhlídky -

Výzkum naznačuje, že díky identifikaci těchto skrytých rakovinných buněk by tato technika mohla pomoci zabránit návratu agresivnějších nádorů a zcela eliminovat ty méně agresivní.

© Getty Images

Pozitivní hodnoty -

Ve studii neurochirurgové analyzovali vzorky tkáně od 220 pacientů. Zjistili, že FastGlioma se při identifikaci zbývajících nádorových buněk mýlila pouze v 3,8 % případů, zatímco tradiční metody se mýlily ve 24 % případů.

© Shutterstock

Revoluční -

Tento nástroj, který je otevřený a patentovaný UCSF, zatím nebyl schválen Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA). Nicméně výzkumníci jsou optimističtí. „FastGlioma by mohl způsobit revoluci v neurochirurgii tím, že zlepší celkovou péči o pacienty s výskytem gliomu,“ uvedl spoluautor Dr. Todd Hollon.

© Shutterstock

Nejen gliom -

Jak vědci prokázali, tato technologie je rychlejší a přesnější než současné metody detekce nádorů. Představují její potenciální využití, přičemž Hollon věří, že by mohla být použita k diagnostice dalších typů mozkových nádorů u dětí i dospělých.

© Shutterstock

Léčba jiných druhů rakoviny -

Vědci se domnívají, že tento nástroj je nejen rychlý a cenově dostupný, ale dokáže také přesně identifikovat další nádorové buňky. Jak je uvedeno ve studii, plánují systém otestovat na širší škále nádorů, včetně nádorů prsu, plic, prostaty a hlavy a krku.

© Shutterstock

Další pokroky v oblasti umělé inteligence -

Umělá inteligence se také používá ke zlepšení interpretace magnetické rezonance u pacientů s gliomem. Nový model dokáže rozlišit mezi skutečným růstem nádoru a falešně pozitivními výsledky, zejména v nejistých případech, jak bylo oznámeno v časopise Journal of Neuro-Oncology v září 2022.

© Shutterstock

Další pokroky v oblasti umělé inteligence -

Další model hlubokého učení nabízí identifikaci rakovinné a nerakovinné mozkové tkáně v reálném čase během operace. Tento model, podrobně popsaný v lednovém čísle časopisu Biomedical Optics Express z roku 2023, využívá informace o světle a struktuře tkáně, jak je zobrazuje speciální zobrazovací technika zvaná optická koherentní tomografie (OCT).

Zdroje: (Health Tech World) (Cleveland Clinic) (Mayo Clinic) (EndBrainCancer.org) (BrainTumor.org) (Nature.com)

© Shutterstock