AI sprawnie wykrywa raka piersi

Sztuczna inteligencja diagnozuje więcej nowotworów piersi niż radiolodzy, przy czym rzadziej zdarzają się fałszywe alarmy – informuje „Radiology”, pismo Radiological Society of North America.

• Obrazowanie piersi za pomocą promieni rentgenowskich skutecznie zmniejsza śmiertelność z powodu raka dzięki wczesnemu wykrywaniu nowotworów, jednak niesie ryzyko wyników fałszywie dodatnich
• Tzw. nadrozpoznawalność niesie ryzyko wdrożenia u pacjentek terapii, które narażają je na skutki uboczne inwazyjnej diagnostyki i leczenia
• Dr Andreas D. Lauritzen jest przekonany, że sztuczna inteligencja może poprawić skuteczność badań przesiewowych i zmniejszyć odsetek wyników fałszywie dodatnich
• W porównaniu z badaniami przesiewowymi bez sztucznej inteligencji badania przesiewowe z wykorzystaniem AI wykazały znacznie więcej przypadków raka piersi i charakteryzowały się niższym odsetkiem wyników fałszywie dodatnich

Niebezpieczna nadrozpoznawalność

Mammografia, czyli badanie obrazowe piersi za pomocą promieni rentgenowskich, skutecznie zmniejsza śmiertelność z powodu raka piersi dzięki wczesnemu wykrywaniu nowotworów w badaniach przesiewowych, jednak niesie za sobą ryzyko wyników fałszywie dodatnich.

Tak zwana nadrozpoznawalność to rozpoznawanie schorzeń u pacjentów, którzy w rzeczywistości ich nie mają. W razie wdrożenia terapii w takich przypadkach pacjentki narażone są na skutki uboczne inwazyjnej diagnostyki leczenia. Rozpoznanie fałszywie dodatnie wpływa na stres, konieczna jest inwazyjna diagnostyka, a czasami zabieg chirurgiczny.

– Wierzymy, że sztuczna inteligencja może poprawić skuteczność badań przesiewowych – powiedział dr Andreas D. Lauritzen, doktorant na Uniwersytecie w Kopenhadze i badacz w szpitalu Gentofte w Danii. Jak wykazały duńskie badania, AI pozwala poprawić skuteczność badań przesiewowych w kierunku raka piersi i zmniejszyć odsetek wyników fałszywie dodatnich.

Sztuczna inteligencja, wykorzystywana do selekcji prawdopodobnych normalnych wyników badań przesiewowych lub wspomagania decyzji, może również znacznie zmniejszyć obciążenie pracą radiologa.

AI w badaniach przesiewowych i ich analizie

– Populacyjne badania przesiewowe za pomocą mammografii zmniejszają śmiertelność z powodu raka piersi, ale nakładają znaczne obciążenie pracą na radiologów, którzy muszą odczytywać dużą liczbę mammografii, z których większość nie uzasadnia wezwania pacjentki do szpitala. Obciążenie jest jeszcze większe, gdy w programach badań przesiewowych stosuje się podwójny odczyt, aby poprawić wykrywanie raka i zmniejszyć liczbę fałszywie pozytywnych wyników – podkreśla naukowiec.

Polki częściej niż inne Europejki umierają na raka piersi ►Rak piersi to najczęściej diagnozowany nowotwór złośliwy u kobiet. Rokowania zależą od zaawansowania choroby, co podkreśla znaczenie wczesnego wykrycia guza. Mimo to Polki nie zgłaszają się na badania profilaktyczne. Jakie działania systemowe należałoby wdrożyć, żeby zwiększyć wykrywalność tego nowotworu w Polsce na jak najwcześniejszym etapie? Na te i inne pytania odpowiadali eksperci podczas konferencji Wizja Zdrowia.

Dr Lauritzen i współpracownicy postanowili porównać obciążenie pracą i wyniki badań przesiewowych w dwóch grupach kobiet, które przeszły badania przesiewowe przed i po wdrożeniu sztucznej inteligencji. W badaniu retrospektywnym porównano dwie grupy kobiet w wieku od 50 do 69 lat, które co dwa lata poddawały się badaniom mammograficznym w stołecznym regionie Danii.

W pierwszej grupie dwóch radiologów zapoznało się z mammogramami kobiet przebadanych w okresie od października 2020 r. do listopada 2021 r. przed wdrożeniem sztucznej inteligencji. Mammografie przesiewowe drugiej grupy kobiet wykonane od listopada 2021 r. do października 2022 r. zostały wstępnie przeanalizowane przez sztuczną inteligencję.

Okazało się, że mammogramy uznane przez sztuczną inteligencję za prawdopodobnie prawidłowe zostały następnie ocenione przez jednego z 19 wyspecjalizowanych radiologów piersi pracujących w pełnym wymiarze godzin (tzw. pojedynczy odczyt). Pozostałe mammogramy zostały odczytane przez dwóch radiologów (tzw. podwójny odczyt) przy wsparciu decyzji wspomaganym sztuczną inteligencją.

Dostępny na rynku system sztucznej inteligencji używany do badań przesiewowych został przeszkolony za pomocą modeli głębokiego uczenia się w celu wyróżniania i oceniania podejrzanych zmian i zwapnień w mammogramach. Wszystkie kobiety, które przeszły badania mammograficzne, były obserwowane co najmniej przez 180 dni. Raki inwazyjne i rak przewodowy in situ (DCIS) wykryte podczas badań przesiewowych zostały potwierdzone biopsją igłową lub wycinkami chirurgicznymi.

Skuteczne wsparcie

Ogółem przebadano 60 751 kobiet bez korzystania ze sztucznej inteligencji, a 58 246 kobiet poddano badaniom przesiewowym z wykorzystaniem AI. W grupie wdrażającej sztuczną inteligencję 66,9 proc. (38 977) badań odbyło się przy pojedynczej ocenie, a 33,1 proc.(19 269) podczas podwójnego odczytu przy wsparciu AI.

Tylko co trzecia Polka skorzystała z bezpłatnej mammografiiJedynie 37 proc. populacji kobiet w wieku od 50 do 69 lat, objętej programem profilaktyki raka piersi, skorzystało w 2022 roku z bezpłatnych badań. Narodowy Fundusz Zdrowia przypomina, że od 1 listopada 2023 r. zostanie poszerzona grupa kobiet (45–74 lata), które powinny skorzystać z badań w ramach programu.

W porównaniu z badaniami przesiewowymi bez sztucznej inteligencji badania przesiewowe z wykorzystaniem sztucznej inteligencji wykazały znacznie więcej przypadków raka piersi (0,82 proc. w porównaniu z 0,70 proc.) i charakteryzowały się niższym odsetkiem wyników fałszywie dodatnich (1,63 proc. w porównaniu z 2,39 proc.).

– W grupie poddanej badaniu przesiewowemu AI odsetek pacjentek, które zostały poddane pogłębionej diagnostyce (recall rate), zmniejszył się o 20,5 proc., a obciążenie pracą radiologów podczas oceny mammogramów spadło o 33,4 proc. – wskazał dr Lauritzen.

Dodatnia wartość predykcyjna (czyli więcej prawdziwych rozpoznań) badań przesiewowych z AI była również większa niż badań przesiewowych bez AI (33,5 proc. w porównaniu z 22,5 proc.). W grupie AI większy odsetek wykrytych nowotworów inwazyjnych miał rozmiar centymetra lub mniejszy (44,93 proc. w porównaniu z 36,60 proc.).

– Wszystkie wskaźniki wyników badań przesiewowych poprawiły się, z wyjątkiem wskaźnika niezajętych węzłów chłonnych, który nie wykazał żadnych zmian – zaznaczył dr Lauritzen. Jak podkreślił, potrzebne są dalsze badania, aby ocenić długoterminowe wyniki i zapobiec wzrostowi nadrozpoznawalności.

– Radiolodzy zazwyczaj mają dostęp do wcześniejszych mammografii przesiewowych kobiet, ale system sztucznej inteligencji nie ma takiego dostępu – powiedział, dodając, że jest to coś, nad czym chcieliby popracować w przyszłości.

Należy również zauważyć, że nie we wszystkich krajach obowiązują te same protokoły i odstępy czasu pomiędzy badaniami przesiewowymi w kierunku raka piersi. Protokoły badań przesiewowych w kierunku raka piersi w USA różnią się od protokołów stosowanych w Danii.