Tüdőrák diagnosztika: mesterséges intelligencia segít mellkas CT felvétel alapján

Semmelweis Egyetem
megjelent:

Mesterséges Intelligenciára épülő tüdőrák diagnosztikai megoldást fejlesztett egy magyar konzorcium, melynek célja egy országos szűrőprogram megalapozása.

Magyarországon és Európa szerte a vezető halálokok közé tartozik a tüdőrák. A tüdőrák öt éves túlélési aránya az 1. stádiumban diagnosztizálva 55-75%, míg a 4.-ben már csak 2-13%, tünetek viszont tipikusan csak kései stádiumban jelentkeznek. Általános szűrőprogramhoz – gyorsasága révén – kézenfekvő lehet a tüdőröntgen alapú vizsgálat, azonban korai stádiumú tüdőrák szűréshez nem elég nagy biztonsággal mutatja ki a gyanús gócokat. Az alacsony dózisú CT-vizsgálattal (LDCT) végzett tüdőrákszűrés igazoltan csökkenti a tüdőrák mortalitását a dohányos rizikócsoportban.

Az EU illetékes szakértői csoportja már 2018-ban hivatalos ajánlást tett közzé, hogy az EU tagországai készítsenek ütemtervet a CT-alapú szűrés 4 éven belüli bevezetésére, a közelmúltban az EU Bizottság be is nyújtotta javaslatát arra az ajánlásra, amely az egyes rizikócsoportokban bevezetendő tüdőrák-szűrőprogramok tagállami bevezetésére irányul. A szűrés megvalósítása viszont igen nagy számú mellkas CT-felvétel kiértékelését teszi majd szükségessé, hiszen az EU-ban már most évente kb. 10 millió mellkas CT-felvétel készül, és a szűrőprogramok ilyen irányú kiterjesztésével borítékolható ennek további jelentős növekedése.

A feladatra rendelkezésre álló radiológusok száma behatárolt

TüdőrákA konzorcium kutatása viszont ezt a problémát hivatott megoldani: Mesterséges Intelligencia (AI) segítségével történő automatikus szegmentáció szelektálja a teljesen negatív képeket, a többi felvétel esetén pedig információt szolgáltat a lehetséges daganatos területekről. Ezzel nagyságrendekkel több CT-kép kiértékelését teszi lehetővé akár egy kisebb létszámú orvos csoport számára is.

A neurális hálózat alapú, mélytanulásos (Deep Learning, DL) mesterséges intelligencia robbanásszerű fejlődésen ment át az elmúlt évtizedben, a gépi tanulás domináns paradigmájává vált. A DL hatalmas potenciállal rendelkezik, és az elkövetkező évtizedekben számtalan területen fogja a társadalom életét hatékonyabbá, kényelmesebbé és biztonságosabbá tenni.

Az Ulyssys Kft. és konzorciumi partnerei, a Semmelweis Egyetem és a SZTAKI, egy 2019. január 1-jén indult kutatás-fejlesztési projekt keretében kezdett egy tüdőrák-diagnosztikai rendszer fejlesztésébe, melynek célja egy, a tüdőrákszűrési programba illeszthető, mesterséges intelligenciára építő komplex megoldás kidolgozása volt.

A mesterséges intelligencia radiológiai diagnosztikában való alkalmazása több irányból is támogatja a radiológusok munkáját:

  1. fáradhatatlanul értékeli ki a felvételeket és ismeri fel a gyanús elváltozásokat;
  2. priorizálja az átnézendő felvételeket;
  3. rövid összegzést, riportot generál a felvételekhez;
  4. a gyanús elváltozásokról a kiértékelés során megjeleníthető, 3D-s szegmentációt generál, ezzel is javítva a diagnózis pontosságát és kiértékelési idejét.

Az MI alkalmazásával tehát jelentős radiológusi erőforrásokat lehet megtakarítani.

A mesterséges intelligencia képes nagy megbízhatósággal gyanús elváltozásokat szegmentálni

Alapkövetelmény volt a célzott vizsgálat magas szenzitivitása és specificitása, illetve a vizsgálat lehető legkisebb káros mellékhatása (pl. sugárterhelés). Radiológiai kutatás keretében határozták meg azt a minimális felbontást, amely mellett az apró elváltozások is nagy biztonsággal detektálhatóak a lehető legkisebb sugárterhelés mellett. A Semmelweis Egyetem a projekt zárásáig elvégezte több mint 8000 db, a tüdőrákdiagnosztikai mesterséges intelligencia tanítására alkalmas, alacsony dózisú mellkasi CT felvétel és a hozzájuk tartozó leletanyagok összegyűjtését, válogatását, a tumort tartalmazó CT felvételeken a tumor szegmentálását, a manuális szegmentációk összevetését és szakorvosi validálását.

A különböző neurális háló-architektúrák kutatása és fejlesztése során az Ulyssys Kft. változatos módszereket alkalmazott annak érdekében, hogy a lehető legmagasabb szenzitivitás mellett a tüdőrákdiagnosztikai rendszer specificitása is kellően magas értékre emelkedjen. A kidolgozott, mélytanulásra épülő mesterséges intelligencia tetszőleges CT felvételen képes nagy megbízhatósággal gyanús elváltozásokat szegmentálni. Egy 200 CT felvételből álló, független teszthalmazon – ami 100 pozitív esetet és 100 negatív esetet tartalmazott – 96% fölötti szenzitivitással, 80% fölötti specificitással, 96% fölötti negatív predikciós értékkel, 80% fölötti pozitív predikciós értékkel teljesített a rendszer.

Mesterséges intelligencia

A projekt eredményeképpen olyan szoftvermegoldás is létre jött, amely lehetővé teszi, hogy a felhasználó a páciensről elkészült CT-felvételeket feltöltse, és arról diagnosztikát segítő elemzést kapjon. A radiológus orvos ennek az elemzésnek a segítségével hozhatja meg a diagnosztikai döntést. Az Ulyssys Kft. a piaci bevezetés műszaki feltételeinek megteremtése érdekében az MI-alapú predikciós megoldás mellett egy leletező modult is fejlesztett, az elkészült rendszerkomponenseket pedig egy komplett diagnosztikai szolgáltató rendszerbe integrálta. A piaci bevezetés jogi és adminisztratív előkészítése érdekében megindult az ISO 13485 minősítés és CE/MDR tanúsítvány megszerzésének folyamata, illetve elindult a rendszer klinikai validációs vizsgálata.

Tovább Mi hajlamosít a tüdőrák kialakulására?

(Semmelweis Egyetem - Ulyssys Kft.)

Cikkajánló

Hazánkban az elmúlt két-három évtizedben robbanásszerűen nőtt meg a tüdőrákos megbetegedések száma. 1945-höz képest mintegy tízszeres a növekedés, s ez jelenleg évente mintegy tízezer újonnan felfedezett beteget jelent.
Bélflóra
Bélflóra

Befolyásolja egészségünk, közérzetünk alakulását.

Bárányhimlő
Bárányhimlő

Tünetei, kezelése és megelőzése.

WEBBeteg - Dr. Ujj Zsófia Ágnes, belgyógyász, hematológus
WEBBeteg összeállítás - Holányi Péter
WEBBeteg - Dr. Lajtos Melinda, tüdőgyógyász
WEBBeteg összeállítás - Dr. Kónya Judit, családorvos
WEBBeteg - Dr. Brugós László, tüdőgyógyász
WEBBeteg - Dr. Lajtos Melinda, tüdőgyógyász
Cikkértesítő
Értesítés a témában születő új cikkekről.