16 сент. 2016.
Рак мозку (пухлина головного мозку) це важке захворювання, що має досить неоднозначний прогноз. Можливість успішного і повноцінного лікування залежить раку мозку від своєчасності та адекватності діагностики. При повноцінному лікуванні, що почався на ранній стадії розвитку пухлини, п'ятирічне виживання хворих становить, в залежності від гістологічного варіанту пухлини, 60-80%. При пізньому зверненні і неможливості оперативного лікування п'ятирічне виживання, в залежності від гістологічного варіанту і розмірів пухлини, не перевищує 30-40%. Тому своєчасність постановки діагнозу при подібних пухлинах - вкрай важливо. І в цьому - ми сподіваємося - скоро допоможуть нові технології!
Зліва Ви бачите МРТ-знімки головного мозку людини з рецидивом пухлини головного мозку і з променевим (радіаційним некрозом). Структура пухлини більш гетерогенна (червоний колір), ніж структура променевого некрозу
Магнітно-резонансна томографія (МРТ), - це томографічний спосіб дослідження внутрішніх органів і тканин з використанням явища ядерного магнітного резонансу. Знімки МРТ стали звичними для звичайних людей, напевно, завдяки медичним серіалів, де «лікарі» з серйозним виглядом розглядають такі зображення, миттєво встановлюючи правильний діагноз. Насправді, все набагато складніше.
Навіть найдосвідченіший лікар може помилитися. Людина взагалі часто помиляється, і такі помилки часто призводять до сумних наслідків. Особливо важко діагностувати по МРТ-знімків рак мозку. Але якщо залучити до етойработе комп'ютерні системи? Адже навчилися ж вони ставити діагнози за описами хвороб і результатами аналізів пацієнтів. вчені з Університету Кейс Вестерн Резерв (США, Клівленд, штат Огайо) вирішили перевірити здібності комп'ютерних систем до діагностування онкологічних захворювань по МРТ-знімків мозку.
Як виявилося, не дарма. програма, розроблена в рамках проекту , Ставить діагноз більш точно, ніж лікар-чоловік. Система може визначити, наприклад, що представляє собою незвичайна зона в мозку пацієнта, у якого раніше був діагностований рак. Чи є ця ділянка групою мертвих клітин, убитих радіацією, або ж це повернувся рак?
«Один з найбільш актуальних питання для медицини - це планування можливого способу лікування, в разі, якщо у пацієнта вже був діагностований рак, і зараз потрібно визначити, відмерли чи клітини після лікування опроміненням або ж пухлина нікуди не поділася», - каже Паллави Тиварі, один з розробників зазначеної системи. «На МРТ все це виглядає майже однаково». А ось лікування радіаційного некрозу і ракової пухлини кардинально різняться. Це і є проблема: якщо помилитися, то пацієнт отримає зовсім не те лікування, яке йому необхідно, і ситуація може значно погіршитися. Відрізнити некроз від пухлини можна, але для цього потрібна біопсія. А це і дорого, і не швидко. До того ж, біопсія - це інвазивна операція, яка може мати негативний вплив на розвиток хвороби.
Для розробки інноваційної програми дослідники використовували методику машинного навчання. Вчені використовували МРТ-знімки, за якими лікарі раніше правильно ставили діагноз, завантажуючи ці знімки в нейросеть. У проекті беруть участь не тільки медики, також над цією системою працюють інженери, вчені з інших областей, фізики. Для навчання системи медики використовували знімки 4-х пацієнтів з University Hospitals Case Medical Center (США, Клівленд, штат Огайо).
Команді вдалося розробити алгоритми, які здатні розрізняти обидва типи патологій і ставити правильний діагноз. «Алгоритми бачать те, що медики побачити просто не можуть. Комп'ютерна система проводить велику кількість замірів знімків, намагаючись визначити наявність пухлини або ж променевого некрозу тканин мозку », - говорить ще один учасник експерименту. Злоякісні пухлини та наслідки променевого некрозу все-таки різняться, але ці відмінності настільки малі, що їх практично неможливо розпізнати неозброєним оком.
І якщо медики намагаються знайти неоднорідності в структурі досліджуваних тканин, то комп'ютер робить не тільки це. Він вивчає знімки максимально ретельно, аналізуючи зображення по пікселям. Структура пухлини на знімках виглядає більш однорідною, хоча відмінності з наслідками променевого некрозу мінімальні, як і говорилося вище.
Для перевірки працездатності нового методу автори проекту вирішили використовувати МРТ-знімки пацієнтів, яким був поставлений правильний діагноз. Знімки намагалися ідентифікувати лікарі-люди і комп'ютерна система. Всього було відібрано 15 знімків. Один з лікарів поставив правильний діагноз по знімках 7 пацієнтам. Інший - восьми. Комп'ютерна програма правильно діагностувала 12 випадків з 15 по тим же знімкам.
Розробники системи говорять, що при її створенні вона замислювалася, як додатковий інструмент діагностики. Її можна використовувати спільно з іншими методами діагностики раку мозку, що дозволить радикально підвищити точність установки діагнозу для пацієнтів із злоякісними пухлинами мозку і для пацієнтів з променевим некрозом тканин головного мозку.
Зараз розробка існує як прототип. Вчені постійно допрацьовують і доповнюють її, сподіваючись зробити ще більш точною. Для цього вчені завантажують в систему велику кількість МРТ-знімків з раніше підтвердженим діагнозом ряду пацієнтів різних лікарень. Після доопрацювання методики, як стверджують розробники, її можна буде використовувати в якості додаткового методу діагностики в клінічних умовах.
Посилання на наукову статтю:
P. Tiwari, P. Prasanna, L. Wolansky, M. Pinho, M. Cohen, AP Nayate, A. Gupta, G. Singh, K. Hattanpaa, A. Sloan, L. Rogers, and A. Madabhushi. Computer-Extracted Texture Features to Distinguish Cerebral Radionecrosis from Recurrent Brain Tumors on Multiparametric MRI : A Feasibility Study. American Journal of Neuroradiology, September 2016 DOI: 10.3174 / ajnr.A4931
Реліз на сайті наукового центру:
Case Western Reserve University. " Computer program beats physicians at brain cancer diagnoses. " ScienceDaily. ScienceDaily, 15 September 2016.
ДЖЕРЕЛО
Але якщо залучити до етойработе комп'ютерні системи?Чи є ця ділянка групою мертвих клітин, убитих радіацією, або ж це повернувся рак?
