KI kann jetzt Tumor in nur 2 Minuten diagnostizieren
KI kann jetzt Tumor in nur 2 Minuten diagnostizieren
Anonim

Die komplexe, schwierige und zeitaufwändige Diagnose von Hirntumoren aus Gewebeproben, die während einer Operation entnommen wurden, gehört mit dem Aufkommen einer neuen Technologie auf Basis künstlicher Intelligenz (KI), die diese Aufgabe in etwa zwei Minuten erledigt, der Vergangenheit an mit einer Genauigkeit von 95 Prozent.

Diese leistungsstarke neue KI-basierte optische Bildgebungstechnik wird als "stimulierte Raman-Histologie" (SRH) bezeichnet und arbeitet in Verbindung mit einem künstlich intelligenten tiefen neuronalen Netzwerk. Das System wurde von den Neurochirurgen der New York University Dr. Daniel Orringer und Dr. Todd Hollon zusammen mit 35 Kollegen als Co-Autoren der Studie entwickelt.

SRH ist eine kürzlich am Gesundheitssystem der University of Michigan entwickelte Technologie, die schnell Bilder von Tumorgewebe erstellt. Es verwendet gestreutes Laserlicht, um Merkmale zu beleuchten, die bei Standard-Bildgebungsverfahren normalerweise für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Es funktioniert so. Während der Operation werden mit SRH aufgenommene Bilder vom KI-Algorithmus ausgewertet. Dieser superschnelle Code benötigt weniger als 150 Sekunden, um seine Bewertung durchzuführen, verglichen mit den 20 bis 30 Minuten, die menschliche Neuropathologen benötigen.

„Dies ist die erste prospektive Studie, in der der Einsatz künstlicher Intelligenz im Operationssaal untersucht wird“, sagte Dr. Hollon. „Wir haben eine klinische Übersetzung eines KI-basierten Workflows durchgeführt.“

In einer veröffentlichten Studie zur Erklärung von SRH „zeigten die Autoren, wie die Kombination von SRH mit Deep Learning eingesetzt werden kann, um die intraoperative Hirntumordiagnose schnell vorherzusagen“.

Noch nützlicher ist, dass die KI auch Merkmale in den Biopsien erkennen kann, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind – sogar ein geschultes menschliches Auge wie das eines Pathologen.

„Als Chirurgen sind wir darauf beschränkt, nach dem zu handeln, was wir sehen können. Diese Technologie ermöglicht es uns, zu sehen, was sonst unsichtbar wäre, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit im [Operationssaal] zu verbessern und das Risiko von Fehldiagnosen zu reduzieren “, sagte Dr. Orringer, leitender Autor der Studie. „Mit dieser Bildgebungstechnologie sind Krebsoperationen sicherer und effektiver als je zuvor.“

Um das von der KI benötigte tiefe neuronale Netzwerk zu entwickeln, trainierte Dr. Hollon, der Hauptautor, ein konvolutionelles neuronales Netzwerk mit 2,5 Millionen Bildern, die von 415 Patienten aufgenommen wurden. Die KI wurde so intelligent, dass sie Gewebe in eine von 13 häufigen Formen von Hirntumoren einteilen konnte. Dazu gehören maligne Gliome, metastasierende Tumoren, diffuse Astrozytome, Lymphome und Meningeome.

SRH wurde dann in einer klinischen Studie mit 278 Hirntumor- und Epilepsiepatienten getestet. Der Test wurde an drei verschiedenen medizinischen Einrichtungen durchgeführt, um die Wirksamkeit des Systems zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten, dass die KI den Tumor in 94,6 Prozent der Fälle korrekt identifizierte. Andererseits waren menschliche Neuropathologen in 93,9 Prozent der Fälle genau.

Menschliches Gehirn

Überraschenderweise unterschieden sich die Fehler von Menschen von denen der KI. Die Studie sagte, dass diese Diskrepanz tatsächlich eine gute Nachricht ist, da sie darauf hindeutet, dass die Art der Fehler der KI in Zukunft berücksichtigt und korrigiert werden kann. Das Ergebnis ist ein noch genaueres System.

„SRH wird das Gebiet der Neuropathologie revolutionieren, indem es die Entscheidungsfindung während der Operation verbessert und in Krankenhäusern, in denen keine ausgebildeten Neuropathologen verfügbar sind, eine Bewertung auf Expertenebene bietet“, Matija Snuderl, Co-Autorin der Studie und außerordentliche Professorin an der NYU Grossman School of Medizin, sagte.

Da viele der histologischen Merkmale von Hirntumoren auch bei anderen Krebsarten zu sehen sind, könnte SRH schließlich in anderen Bereichen und Operationen eingesetzt werden. Laut der Studie könnte es in der Dermatologie, Gynäkologie, Brustchirurgie und Kopf-Hals-Chirurgie Anwendung finden.

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