Ученые из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса разработали методику неинвазивного изучения образцов крови и диагностики рака
Есть и другие технологии, среди которых выделяется метод анализа структуры клеток тканей. Обычно структура раковых клеток отличается от структуры обычных, здоровых клеток, поэтому и становится возможной диагностика рака. Но здесь требуется много времени на подготовку клеток, плюс сам способ нельзя назвать достаточно точным. А что если использовать возможности искусственного интеллекта для диагностики раковых заболеваний? Именно это и решили сделать ученые из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса.
Специалисты решили, что когнитивная система сможет определить наличие или отсутствие раковых клеток быстрее человека, и сделано это будет с более высокой точностью. Результаты работы опубликованы в авторитетном издании — журнале Scientific Reports.
У разработанной учеными методики есть два существенных отличия от методов, которые применяются повсеместно. Первое — использование фотонного микроскопа нового типа. Второе — работа с искусственным интеллектом, который анализирует весь полученный массив данных.
Что касается микроскопа, здесь используются наносекундные лазерные импульсы для фиксирования изображений сотен тысяч клеток крови в секунду. Обычные технологии не позволяют анализировать более 2000 клеток в секунду с использованием проточного цитометра и стандартных цифровых камер. При более плотном потоке клеток изображения получаются смазанными, изучение таких снимков невозможно. Специалисты из Калифорнийского университета разработали технологию неинвазивного получения изображений с использованием АЦП (аналогово-цифрового преобразователя). Лазерные импульсы высвечивают отдельные клетки, изображение которых получается довольно четким, без «замыливания». При этом, как и говорилось выше, анализируются сотни тысяч клеток в секунду.
Схема анализа крови, разработанная учеными
Полученные снимки затем «скармливаются» специально созданному ПО — алгоритму, который анализирует данные по 16 различным критериям: оценка диаметра, степени поглощения излучения, округлости и других параметров клеток. Для того, чтобы обнаружить раковые клетки, в среднем необходимо проанализировать около 100 тысяч обычных клеток. При стандартной методике на это уходит довольно много времени (напомним, что пропускная способность стандартной методики — 2 тысячи клеток в секунду, плюс работают с отснятым материалом люди). Разработанная же в США технология позволяет анализировать сотни тысяч клеток в секунду. Соответственно, и точность диагностики выше, а время, требуемое на проведение диагностики, ниже, чем обычно.
Изначально специалисты обучили созданное ПО распознавать именно раковые клетки. После проведения пробных испытаний выяснилось, что точность диагностики с использованием фотонного микроскопа и искусственного интеллекта на 17% выше точности всех прочих методов анализа.
Стоит отметить, что когнитивные системы уже довольно давно используются для борьбы с раковыми заболеваниями. К примеру, IBM Watson помогает медикам в рамках программы Watson for Oncology. При этом активный блок системы уже не занимает целую комнату, размер блока теперь равен примерно трем коробкам пиццы, поставленным друг на друга. Watson задаёт вопросы и делает предположения, используя данные последних медицинских исследований в области онкологии, плюс используется информация из медицинской карточки пациента и текущие симптомы. В результате каждый пациент получает индивидуальный подход – ведь одно и то же заболевание, даже самое простое и безобидное, у разных людей протекает по-разному. Что говорить о такой сложной проблеме, как рак.
Cистема способна анализировать огромные массивы данных (причем это неструктурированные данные), «раскладывать по папкам» и делать объективные выводы. При этом Watson изучает новейшие данные по конкретному заболеванию или группе заболеваний. Обычный врач просто не может изучить всю необходимую информацию. В лучшем случае речь идет о нескольких тематических статьях по результатам исследований. IBM Watson может структурировать огромные массивы данных за считанные секунды, параллельно изучая результаты исследований по конкретной тематике за последние пару лет.
Уже сейчас в проекте Watson for Oncology принимает участие ряд медицинских центров и больниц. Это, к примеру, Международная больница Бумрунград (Таиланд), Нью-Йоркский центр по исследованию генома человека и другие организации.
Эксперты считают, что в ближайшем будущем когнитивные системы помогут человечеству более эффективно бороться с различными заболеваниями (не только раковыми). IBM Watson, как и говорилось выше, способен эффективно анализировать огромные массивы информации, выявляя не слишком четкие связи между отдельными элементами. Это позволяет изучать особенности организма каждого пациента с дальнейшей реализацией индивидуального лечения, что значительно повышает вероятность успешного выздоровления.
