Νέα τεχνολογία ΑΙ αναγνωρίζει όγκους στον εγκέφαλο σε μερικά λεπτά και ξεπερνά τους ειδικούς

Η διάγνωση των όγκων του εγκεφάλου έχει γίνει τα τελευταία χρόνια ολοένα και πιο σύνθετη. Οι γιατροί δεν βασίζονται πλέον μόνο στην εικόνα του όγκου στο μικροσκόπιο, αλλά και σε εξειδικευμένες μοριακές εξετάσεις που αποκαλύπτουν τη βιολογική του «ταυτότητα». Αυτές οι εξετάσεις προσφέρουν μεγαλύτερη ακρίβεια, όμως συχνά απαιτούν ακριβό εξοπλισμό, εξειδικευμένα εργαστήρια και αρκετές ημέρες αναμονής.

Η χρονοβόρα και κοστοβόρα μέθοδος της μεθυλίωσης του DNA

Οι όγκοι του κεντρικού νευρικού συστήματος αποτελούν μια εξαιρετικά ετερογενή ομάδα νοσημάτων. Σύμφωνα με την πιο πρόσφατη ταξινόμηση του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας, υπάρχουν περισσότερα από 100 διαφορετικά υποείδη, πολλά από τα οποία διακρίνονται κυρίως από τα μοριακά τους χαρακτηριστικά. Η πιο αξιόπιστη μέθοδος σήμερα είναι η ανάλυση μεθυλίωσης του DNA, η οποία επιτρέπει στους ειδικούς να ταξινομούν με μεγάλη λεπτομέρεια τους όγκους και να προβλέπουν καλύτερα την πορεία της νόσου. Ωστόσο, η συγκεκριμένη εξέταση μπορεί να χρειαστεί έως και δύο εβδομάδες για να ολοκληρωθεί. Επιπλέον, απαιτεί επαρκή ποσότητα ιστού και εξειδικευμένες υποδομές, κάτι που δεν είναι πάντα διαθέσιμο.

H νέα γενιά εξετάσεων, με την τεχνολογία Hetairos

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Cancer παρουσιάζει ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης με το όνομα Hetairos, το οποίο φαίνεται να μπορεί να προβλέπει με μεγάλη ακρίβεια τον μοριακό τύπο ενός όγκου του κεντρικού νευρικού συστήματος, εξετάζοντας μόνο τις κλασικές ιστολογικές εικόνες που χρησιμοποιούνται καθημερινά στα παθολογοανατομικά εργαστήρια. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά τη διάγνωση, να μειώσει το κόστος και να βοηθήσει ιδιαίτερα περιοχές του κόσμου όπου οι προηγμένες μοριακές εξετάσεις δεν είναι εύκολα διαθέσιμες.

Πώς η τεχνητή νοημοσύνη «διαβάζει» τις ιστολογικές εικόνες 

Το Hetairos αναπτύχθηκε ακριβώς για να καλύψει αυτό το κενό. Οι ερευνητές εκπαίδευσαν το σύστημα χρησιμοποιώντας περισσότερους από 11.000 ψηφιοποιημένες ιστολογικές εξετάσεις από 9.606 ασθενείς σε 11 διαφορετικά κέντρα από τέσσερις ηπείρους. Στόχος ήταν να μάθει να αναγνωρίζει πρότυπα τα οποία συνδέονται με 102 διαφορετικούς μοριακούς υποτύπους όγκων του εγκεφάλου.

Η διαδικασία βασίζεται σε εικόνες χρωματισμένες με αιματοξυλίνη και ηωσίνη, την πιο συνηθισμένη τεχνική που χρησιμοποιείται στην παθολογοανατομία. Το σύστημα «σπάει» κάθε εικόνα σε χιλιάδες μικρότερα τμήματα, αναλύει τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους και στη συνέχεια συνδυάζει όλες τις πληροφορίες για να καταλήξει στην πιθανότερη διάγνωση.

Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Στις περιπτώσεις όπου το σύστημα δήλωνε υψηλή βεβαιότητα για την πρόβλεψή του, η ακρίβεια έφτανε το 87-88%. Συνολικά, περίπου το 50% έως 70% των δειγμάτων ταξινομούνταν με υψηλή εμπιστοσύνη. Ακόμη και όταν το σύστημα δεν ήταν απολύτως βέβαιο, κατάφερνε συχνά να περιορίζει τις πιθανές διαγνώσεις σε τρεις βασικές επιλογές, διευκολύνοντας σημαντικά το έργο των γιατρών.

Η σύγκριση με τους νευροπαθολόγους και τα εντυπωσιακά ποσοστά ακρίβειας 

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα τμήματα της μελέτης ήταν η άμεση σύγκριση με έμπειρους νευροπαθολόγους. Πέντε πιστοποιημένοι ειδικοί κλήθηκαν να εξετάσουν 210 ιστολογικά δείγματα έχοντας στη διάθεσή τους μόνο τις εικόνες των ιστών, χωρίς πρόσθετες πληροφορίες ή μοριακά δεδομένα.

Το Hetairos πέτυχε σωστή πρώτη διάγνωση στο 68% των περιπτώσεων, ενώ ο μέσος όρος των ειδικών ήταν 30%. Όταν εξετάστηκαν οι τρεις πιθανότερες διαγνώσεις, η τεχνητή νοημοσύνη έφτασε σε ακρίβεια 84%, έναντι 50% των ανθρώπινων αξιολογητών.

Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι ο στόχος δεν είναι να αντικατασταθούν οι παθολογοανατόμοι. Αντίθετα, το σύστημα σχεδιάστηκε ως «συνεργάτης», κάτι που άλλωστε αντανακλά και το όνομά του, καθώς η λέξη Hetairos («εταίρος») στα αρχαία ελληνικά σημαίνει σύντροφος ή συνεργάτης.

Διάγνωση σε λεπτά αντί για εβδομάδες και πιθανή μείωση του κόστους εξετάσεων 

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει και η πιθανή επίδραση στην ταχύτητα διάγνωσης. Στην προοπτική αξιολόγηση που πραγματοποιήθηκε σε πραγματικές συνθήκες νοσοκομείου, εξετάστηκαν 210 νέα περιστατικά. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πλήρης μοριακή διάγνωση απαιτούσε κατά μέσο όρο περίπου 12 ημέρες, ενώ το Hetairos χρειαζόταν μόλις 12 λεπτά για να αναλύσει ένα δείγμα και να παράγει αναφορά. Στις περιπτώσεις όπου το σύστημα παρείχε πρόβλεψη υψηλής βεβαιότητας, η συμφωνία με την τελική διάγνωση άγγιξε το 90%. Αυτό σημαίνει ότι σε πολλές περιπτώσεις οι γιατροί θα μπορούσαν να έχουν μια εξαιρετικά αξιόπιστη πρώτη εικόνα πολύ πριν ολοκληρωθούν οι χρονοβόρες εργαστηριακές αναλύσεις.

Ένα ακόμη σημαντικό εύρημα ήταν η απόδοση του συστήματος σε δύσκολα περιστατικά. Σε ορισμένους ασθενείς η ανάλυση μεθυλίωσης αποτυγχάνει, επειδή το δείγμα είναι πολύ μικρό ή δεν περιέχει αρκετό γενετικό υλικό. Σε τέτοιες περιπτώσεις το Hetairos κατάφερε να αναγνωρίσει σωστά μεγάλο ποσοστό των όγκων, προσφέροντας μια πιθανή εναλλακτική λύση, όταν οι συμβατικές μέθοδοι δεν επαρκούν.

Παρά τους όποιους περιορισμούς αυτούς, οι ερευνητές θεωρούν ότι η τεχνολογία δείχνει το μέλλον της ψηφιακής παθολογίας. Με κόστος που εκτιμάται σε μόλις 1 έως 2 ευρώ ανά περιστατικό, έναντι περίπου 400 ευρώ για μια ανάλυση μεθυλίωσης, το Hetairos θα μπορούσε να προσφέρει πρόσβαση σε πιο προηγμένη διάγνωση σε πολύ μεγαλύτερο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού.