Sztuczna inteligencja odmienia diagnostykę nowotworów

Inteligentne algorytmy potrafią ocenić komórkowe markery kluczowe dla leczenia. Pracę patologów wspierają także na inne sposoby. W niedalekiej przyszłości mogą odgrywać kluczową rolę w dobieraniu najlepszej terapii dla konkretnego pacjenta – opowiada prof. dr hab. Łukasz Szylberg, koordynator Zakładu Patologii Nowotworów i Patomorfologii Centrum Onkologii w Bydgoszczy, pierwszej w Polsce w pełni zdigitalizowanej placówki tego typu.

Adobe Stock

Cyfrowa patologia – co to takiego?

Najkrócej można to wytłumaczyć w ten sposób: patolodzy od zawsze diagnozowali wycinki tkankowe pobierane od pacjentów przy pomocy zwykłego mikroskopu. Dlatego patolog kojarzy się ze specjalistą, który siedzi przy mikroskopie. Natomiast od jakiegoś czasu dysponujemy technologią, w której preparat mikroskopowy jest zamieniany w preparat cyfrowy. Aktualnie preparaty cyfrowe możemy analizować na ekranie komputera. Jednak to dopiero początek historii. Diagnostyka może być wspomagana cyfrowo, w czym coraz większy udział mają systemy analizowania obrazu oparte na sztucznej inteligencji. To kluczowy element, który coraz intensywniej jest obecnie rozwijany na świecie.

Co taka technologia już potrafi?

Systemy te pomagają zmniejszyć ryzyko błędu. Korzystamy z nich przede wszystkim wtedy, gdy oceniamy czynniki warunkujące leczenie. Na przykład w trakcie analizy próbki określa się wartość procentową obecnych w niej chorych komórek. Zwykle są ich miliony, więc człowiek może podać tylko szacunkowy wynik, natomiast komputer policzy wszystkie komórki i określi bardzo dokładną wartość. Praca specjalisty znacznie przy tym przyspiesza. Patolog analizowałby ten obraz pod mikroskopem przez dosyć długi czas, a komputer zrobi to praktycznie natychmiast.

Czujność onkologiczna to furtka do życia

Jakie rodzaje nowotworów takie systemy pomagają diagnozować?

To wszystko zależy od producenta oprogramowania. Żeby wspierać diagnostykę danego nowotworu, algorytm trzeba najpierw wytrenować na próbkach tkanek z tą chorobą. Dostępne w tej chwili produkty wspierają diagnostykę najczęstszych typów nowotworów. Mowa m.in. o raku piersi, płuca, ale jeśli chodzi np. o guzy neuroendokrynne czy mięsaki, to poświęconych im systemów nie ma jeszcze na rynku.

A w państwa ośrodku?

W naszym Centrum korzystamy już ze wsparcia w diagnostyce m.in. raka płuca i piersi. Używane przez nas programy potrafią na podstawie analizy obrazu policzyć ilość biomarkera w komórkach nowotworowych kluczowego dla wyboru metody leczenia.

Jakie konkretne korzyści już dzisiaj dzięki państwa systemom uzyskują pacjenci?

Pacjenci przede wszystkim szybciej otrzymują diagnozę, ponieważ analiza próbek przebiega znacznie sprawniej. Jednocześnie wyniki są bardziej precyzyjne, co pozwala lekarzom lepiej dobrać metodę leczenia do konkretnego przypadku. W praktyce oznacza to krótszy czas oczekiwania na rozpoczęcie terapii oraz leczenie bardziej dopasowane do indywidualnych cech nowotworu.

Sztuczna inteligencja w medycynie

Rozwojowi sztucznej inteligencji (SI), zdaniem prof. Marcina Moniuszko, rektora Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, towarzyszy szereg nieuzasadnionych lęków. Tymczasem jest ona bliżej nas, niż nam się wydaje: w telefonach, bankowości, algorytmach kierujących mediami społecznościowymi. Jest, oczywiście, i w medycynie.

Jednak sztuczna inteligencja słynie z tego, że potrafi analizować przeróżne dane. Jak jeszcze może być wykorzystana?

Najnowszym trendem na świecie, choć jest to na razie sfera badań, są systemy, które na podstawie samego obrazu potrafią w krótkim czasie stwierdzić, jakie mutacje genetyczne występują w chorych komórkach. Algorytmy wykrywają subtelne wzorce niedostrzegalne dla ludzkiego oka. My nie jesteśmy w stanie dostrzec takich szczegółów, natomiast komputer, który jest wytrenowany na setkach tysięcy obrazów i ma dodatkowo wyniki badań genetycznych, zaczyna widzieć odpowiednie różnice pomiędzy obrazami. Wstępne badania dają obiecujące wyniki.

Jednak już dostęp do samych cyfrowych obrazów przynosi wymierne korzyści?

Zgadza się. Na przykład w każdej chwili mamy dostęp do obrazu – gdy coś jest jeszcze niejasne, można łatwo przyjrzeć się próbce ponownie. Cyfrowy obraz można także przesłać praktycznie do dowolnej kliniki na świecie. Możemy zwołać wirtualne konsylium z uczestnictwem ekspertów z różnych ośrodków, np. specjalizujących się w danej chorobie.

Obraz ludzkiego ciała w nowoczesnej ramie, czyli o roli radiologów

Czy wiadomo już dużo na temat wpływu tej technologii na realne wyleczenia?

Technologia jest jeszcze bardzo świeża, więc nie mamy jeszcze takich publikacji. Tego typu badania prowadzi się zwykle przez kilka lat. Na chwilę obecną można mówić o etapie intensywnego powstawania nowych produktów, które na różne sposoby wspierają pracę patologów. Myślę jednak, że już niedługo prace poświęcone skuteczności klinicznej zaczną się pojawiać. W naszym ośrodku sami prowadzimy takie badania i za jakiś czas będziemy chcieli przedstawić ich rezultaty.

Tak zaawansowana technologia zapewne nie jest tania. Jak wygląda kwestia kosztów?

Najdroższym elementem jest urządzenie, które tworzy cyfrowy obraz fizycznego preparatu. Koszt takiego sprzętu zaczyna się od 1 mln zł. Ograniczenie stwarzają też serwery komputerowe. Jeden obraz potrzebuje bowiem na dysku ok. jednego gigabajta danych. U nas, w Centrum Onkologii archiwizujemy tymczasem 1,5 tys. preparatów dziennie. Możemy obsługiwać archiwum obejmujące dwa lata, co również wiąże się z dużymi inwestycjami.

Państwa centrum jest pierwszym ośrodkiem w Polsce, który wprowadził taki system. Czy takie podejście stosuje się jeszcze w innych krajowych ośrodkach?

Tak, podobne systemy są wdrażane np. w Szpitalu Uniwersyteckim w Krakowie czy Białostockim Centrum Onkologii, z którymi też współpracujemy.

Jak więc Polska wypada pod tym względem na tle innych krajów?

Szczególnie zaawansowana pod względem wprowadzania takich systemów jest Skandynawia. W czasie, kiedy u nas tej technologii jeszcze w ogóle nie było, w niektórych skandynawskich ośrodkach działała już ona rutynowo. Jednak np. w Niemczech, we Francji, Hiszpanii czy we Włoszech tego rodzaju cyfryzacja zachodzi wolniej niż w Polsce. Mam wrażenie, że za jakiś czas przegonimy wiele krajów Europy. Myślę, że wszystkie zakłady w Polsce będą wprowadzały tego rodzaju cyfryzację.

Porządkowanie chaosu: sztuczna inteligencja w medycynie

Sztuczna inteligencja, algorytmy, moce obliczeniowe – brzmią jak z filmu science fiction. Takie narzędzia wkraczają jednak w kolejne aspekty naszego życia, medycynę także. Zwykle boimy się tego, czego nie znamy. Czy powinniśmy obawiać się, że sztuczna inteligencja zastąpi lekarza?

Jakie są perspektywy rozwoju takich systemów w najbliższej przyszłości?

Po pierwsze, technologia będzie prawdopodobnie taniała, więc będzie coraz łatwiej dostępna. Będzie też coraz potężniejsza. Na konferencjach naukowych wskazywane są systemy, które potrafią np. ocenić, jak dany pacjent zareaguje na planowane leczenie. Amerykańska Agencja Żywności i Leków (FDA) zatwierdziła już nawet algorytm, który tylko na podstawie obrazu pobranej tkanki mówi, czy pacjent z rakiem prostaty powinien otrzymać hormonoterapię. Tworzone jest np. narzędzie, które przeszukuje bazy danych z całego świata i analizuje dane pacjenta, aby zaproponować najlepiej dobrane dla niego leczenie. Sądzę, że sztuczna inteligencja będzie w onkologii coraz szerzej stosowana.