تشخیص سریع و دقیق نوع تومور مغزی با استفاده از هوش مصنوعی

به گزارش اقتصاد پرس؛ هر ساله ۱۴۰۰ بزرگسال و ۱۵۰ کودک در هلند به تومور در مغز یا نخاع مبتلا می‌شوند. جراحی اغلب اولین قدم درمان است. درحال حاضر، جراحان مغز و اعصاب در حین جراحی دقیقاً نمی‌دانند که با چه نوع تومور مغزی و چه درجه‌ای از بدخیمی روبرو هستند.

تشخیص دقیق معمولاً یک هفته پس از جراحی، پس از آنالیز بصری و مولکولی بافت تومور توسط پاتولوژیست ممکن است.

محققان UMC Utrecht یک «الگوریتم یادگیری عمیق» جدید ایجاد کرده‌اند؛ نوعی هوش مصنوعی که به‌طور قابل توجهی سرعت تشخیص تومور را افزایش می‌دهد.

ییرون دی ریگر، رهبر گروه تحقیقاتی UMC Utrecht اظهار داشت: «اخیراً، توالی‌یابی با فناوری نانوحفره در دسترس قرار گرفت. فناوری‌ای که به خواندن DNA در زمان واقعی کمک می‌کند. برای این کار، الگوریتمی را توسعه دادیم که برای یادگیری، به میلیون‌ها عکس شبیه‌سازی‌شده DNA مجهز است. با این الگوریتم، می‌توانیم تومور را در عرض ۲۰ تا ۴۰ دقیقه شناسایی کنیم. این روند به اندازه کافی سریع است تا در صورت لزوم، استراتژی جراحی را مستقیماً سازگار کنیم.»

آزمایش تومور مغزی حین جراحی

الگوریتم با استفاده از بیوبانک (بانک اطلاعات پزشکی) آزمایش شد. بیوبانک بافت کودکان مبتلا به تومور مغزی را نیز ذخیره می‌کند. اینکه ما بتوانیم نوع تومور مغزی را به محض جراحی تعیین کنیم، نشان می‌دهد که چگونه فناوری می‌تواند تشخیص را سرعت بخشد. و چگونه می‌توانیم از یک بانک زیستی موجود برای توسعه فناوری جدید استفاده کنیم.

کل این روش چندین بار در طول جراحی‌های واقعی مغز، از برداشتن بافت در اتاق عمل تا تعیین نوع تومور، انجام شد.

مرکز پرنسس ماکسیما در هلند نتیجه گرفت که نتایج این تکنیک به اندازه کافی قابل اعتماد است و درحال حاضر از آن برای کودکانی استفاده می‌کند که نتیجه یادگیری عمیق ممکن است استراتژی جراحی را برای آنها تعیین کند.

ایلکو هوینگ، جراح مغز و اعصاب اطفال و مدیر بالینی عصب انکولوژی در مرکز ماکسیما، در مورد احتمالات آنالیز DNA در حین جراحی هیجان زده است: «در طی عمل جراحی، گاهی اوقات بقایای کوچکی از بافت تومور به عمد رها می‌شود تا از آسیب عصبی جلوگیری شود. اما اگر بعداً مشخص شود تومور بسیار تهاجمی است، ممکن است برای برداشت آخرین باقی‌مانده، جراحی دومی لازم باشد. این جراحی دوباره خطرات و استرس را برای بیماران و خانواده‌هایشان ایجاد می‌کند. اکنون می‌توان از این امر اجتناب کرد، زیرا ما از قبل در طی اولین جراحی می‌دانیم که با چه نوع توموری سروکار داریم.»

کمک به جراحان برای نتیجه بهینه جراحی تومور مغزی

ییرون دی ریگر نیز بیان داشت: «این فوق‌العاده است که ما توانسته‌ایم با ترکیب همه زمینه‌های تخصص، از محققان پایه گرفته تا پاتولوژیست‌ها و جراحان، گامی در عمل بالینی برداریم. با انجام این کار، می‌توانیم به جراحان کمک کنیم تا نتیجه جراحی تومور مغزی را بهینه کنند.»

برای استفاده گسترده‌تر و ساختاری از تکنیک جدید، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است. به‌عنوان مثال، انواع تومورهای بیشتری باید به الگوریتم اضافه شود.

بدین ترتیب استانداردهای بین المللی رعایت، و امکان مقایسه داده‌ها فراهم می‌شود. همچنین نتایج روش جدید و فعلی با همکاری سایر مراکز ملی مقایسه خواهد شد. این مقایسه باید روشن کند که آیا روش جدید در بلندمدت به کیفیت زندگی بیماران نیز کمک خواهد کرد یا خیر.

تشخیص دقیق معمولاً یک هفته پس از جراحی، پس از آنالیز بصری و مولکولی بافت تومور توسط پاتولوژیست ممکن است.

الگوریتم یادگیری عمیق هوش مصنوعی

محققان UMC Utrecht یک «الگوریتم یادگیری عمیق» جدید ایجاد کرده‌اند؛ نوعی هوش مصنوعی که به‌طور قابل توجهی سرعت تشخیص تومور را افزایش می‌دهد.

ییرون دی ریگر، رهبر گروه تحقیقاتی UMC Utrecht اظهار داشت: «اخیراً، توالی‌یابی با فناوری نانوحفره در دسترس قرار گرفت. فناوری‌ای که به خواندن DNA در زمان واقعی کمک می‌کند. برای این کار، الگوریتمی را توسعه دادیم که برای یادگیری، به میلیون‌ها عکس شبیه‌سازی‌شده DNA مجهز است. با این الگوریتم، می‌توانیم تومور را در عرض ۲۰ تا ۴۰ دقیقه شناسایی کنیم. این روند به اندازه کافی سریع است تا در صورت لزوم، استراتژی جراحی را مستقیماً سازگار کنیم.»

الگوریتم با استفاده از بیوبانک (بانک اطلاعات پزشکی) آزمایش شد. بیوبانک بافت کودکان مبتلا به تومور مغزی را نیز ذخیره می‌کند. اینکه ما بتوانیم نوع تومور مغزی را به محض جراحی تعیین کنیم، نشان می‌دهد که چگونه فناوری می‌تواند تشخیص را سرعت بخشد. و چگونه می‌توانیم از یک بانک زیستی موجود برای توسعه فناوری جدید استفاده کنیم.

تشخیص تومور مغزی در حین جراحی

کل این روش چندین بار در طول جراحی‌های واقعی مغز، از برداشتن بافت در اتاق عمل تا تعیین نوع تومور، انجام شد.

مرکز پرنسس ماکسیما در هلند نتیجه گرفت که نتایج این تکنیک به اندازه کافی قابل اعتماد است و درحال حاضر از آن برای کودکانی استفاده می‌کند که نتیجه یادگیری عمیق ممکن است استراتژی جراحی را برای آنها تعیین کند.

ایلکو هوینگ، جراح مغز و اعصاب اطفال و مدیر بالینی عصب انکولوژی در مرکز ماکسیما، در مورد احتمالات آنالیز DNA در حین جراحی هیجان زده است: «در طی عمل جراحی، گاهی اوقات بقایای کوچکی از بافت تومور به عمد رها می‌شود تا از آسیب عصبی جلوگیری شود. اما اگر بعداً مشخص شود تومور بسیار تهاجمی است، ممکن است برای برداشت آخرین باقی‌مانده، جراحی دومی لازم باشد. این جراحی دوباره خطرات و استرس را برای بیماران و خانواده‌هایشان ایجاد می‌کند. اکنون می‌توان از این امر اجتناب کرد، زیرا ما از قبل در طی اولین جراحی می‌دانیم که با چه نوع توموری سروکار داریم.»

ترکیبی از همه زمینه های تخصص از محققان پایه تا پاتولوژیست و جراح

ییرون دی ریگر نیز بیان داشت: «این فوق‌العاده است که ما توانسته‌ایم با ترکیب همه زمینه‌های تخصص، از محققان پایه گرفته تا پاتولوژیست‌ها و جراحان، گامی در عمل بالینی برداریم. با انجام این کار، می‌توانیم به جراحان کمک کنیم تا نتیجه جراحی تومور مغزی را بهینه کنند.»

برای استفاده گسترده‌تر و ساختاری از تکنیک جدید، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است. به‌عنوان مثال، انواع تومورهای بیشتری باید به الگوریتم اضافه شود.

بدین ترتیب استانداردهای بین المللی رعایت، و امکان مقایسه داده‌ها فراهم می‌شود. همچنین نتایج روش جدید و فعلی با همکاری سایر مراکز ملی مقایسه خواهد شد. این مقایسه باید روشن کند که آیا روش جدید در بلندمدت به کیفیت زندگی بیماران نیز کمک خواهد کرد یا خیر.

منبع: دیجیاتو