Машинное обучение улучшает диагностику пациентов с головы и шеи рак

Исследователи из клиники Charité Universitätsmedizin Берлин — и немецкого Консорциума рака (DKTK) успешно решена многолетняя проблема в диагностике рака головы и шеи. Работая вместе с коллегами из Технического университета (ту) Берлина, ученые использовали искусственный интеллект, чтобы разработать новый метод классификации, который характеризует первичное происхождение раковой ткани на основе изменений химического ДНК. Потенциал для введения в медицинскую практику, в настоящее время проходит испытания. Результаты этого исследования были опубликованы в науке поступательное медицины.

Ежегодно более 17 000 человек в Германии ставится диагноз рака головы и шеи. Они включают рака полости рта, гортани и носа, но также может повлиять на другие области головы и шеи. Некоторых больных опухолями головы и шеи также будет развиваться рак легких. «В подавляющем большинстве случаях, невозможно определить, является ли это метастазы в легкие пациента с раком головы и шеи или второго первичного рака, т. е. первичный рак легких», — объясняет проф. д-р Фридрих Klauschen Шарите Институт патологии, который совместно возглавлял исследование вместе с проф. д-р Дэвид Каппер Шарите в отделение невропатологии. «Это различие имеет очень большое значение в лечении людей, страдающих от этих видов рака», — подчеркивает профессор. Klauschen, добавив: «в то время как хирургия может обеспечить лечение для пациентов с локализованным раком легкого, пациентов с metastatic Раки головных и шеи тариф значительно хуже с точки зрения выживания и потребует лечения, таких, как химиолучевая терапия.»

При попытке провести различие между метастазами и второй первичной опухоли, патологи, как правило, используют проверенные методики, такие как анализ микроструктуры рака и обнаружение характерных белков в тканях. Однако, ввиду значительного сходства между рака головы и шеи и рака легкого в этой связи, эти тесты, как правило, безрезультатно. «Для того, чтобы решить эту проблему, мы протестировали образцы ткани для конкретного химического изменения, известные как метилирование ДНК», — объясняет проф. Каппер, кто, как Klauschen профессор, научный сотрудник DKTK в Берлине. Он добавляет: «Мы знаем из предыдущих исследований, что паттерны метилирования ДНК в раковые клетки сильно зависят от органа, в котором рак возник».

Работая с доктором профессора Клауса-Роберта Мюллера, профессора для обучающаяся машина в ту Берлин, исследовательская группа, занятых искусственным интеллектом на основе методов, чтобы сделать эту информацию полезной на практике. Исследователи использовали данные метилирования ДНК из нескольких сотен головы и шеи и рака легких для того, чтобы тренировать глубокие нейронные сети для различения двух видов рака. «Наши нейронные сети сейчас способен различать рак легких и рак головы и шеи метастазы в большинстве случаев, достижение точностью более 99 процентов», — подчеркивает профессор Klauschen. Он продолжает: «Для того чтобы обеспечить что пациенты с головы и шеи рак и дополнительных случаев рака легких извлекут пользу из результатов нашего исследования как можно быстрее, в настоящее время мы находимся в процессе тестирования внедрения этого метода диагностики в рутинную практику. Это будет включать в себя проспективное исследование проверки, чтобы убедиться, что новый метод может быть доступен для всех пациентов».

Проработав вместе исследователи из клиники Charité, директор берлинского Центра машинного обучения (BZML), профессор Мюллер, так же восхищаться их результаты: «искусственный интеллект играет все более важную роль не только в повседневной жизни и в промышленности, но и в области естественных и медицинских исследований. Однако использование искусственного интеллекта, особенно сложных в медицинской сфере, поэтому, до сих пор, и ученые только в редких случаях приносили прямую пользу для пациентов. Эта ситуация может измениться».