2022. 05. 11. - 10:40
Kiújul a Crohn-betegség? - Megjósolja a mesterséges intelligencia
Egy új mesterséges intelligencia modell képes előrejelezni, vajon kiújulhat-e a Crohn-betegség a műtét után. Szövettani képek kiértékelésével nagy pontossággal jósolja meg az operáció utáni kiújulás esélyét.
Lehetségessé vált megjósolni, vajon kiújulhat-e a Crohn-betegség, ha megműtik a beteget. A kutatók ehhez egy új mesterséges intelligencia-modellt használtak.
A mesterséges intelligencia (MI) eszköz az emberek vizualizálását imitálja, a képek felismerésére és osztályozására képezték ki – a szakemberek olyan modellt állítottak össze, amely a szövettani képek kiértékelésével nagy pontossággal jósolja meg a Crohn-betegség operáció utáni kiújulásának esélyét.
Az MI-eszköz ráadásul feltárt korábban fel nem ismert különbségeket is a zsírsejtek között, s jelentős különbségeket mutatott ki a hízósejt-infiltráció mértékében a subserosa vagy a bél külső nyálkahártyájában, összehasonlítva azokat a pácienseket, akiknél kiújult a betegség, s akiknél nem.
A Crohn-betegség krónikus, gyulladásos gyomor-bélrendszeri probléma. Műtétet követő kiújulásának 10 éves arányát 40 százalékra becsülik. Bár léteznek pontozási rendszerek a Crohn-betegség aktivitásának értékelésére, valamint annak meghatározására, hogy operáció után mennyire áll fenn a visszatérés lehetősége, eddig nem dolgoztak ki pontozási rendszert annak előrejelzésére, hogy a Crohn-betegség kiújulhat-e. Olvasd el: Megjósolja a szívelégtelenség súlyosbodását a mesterséges intelligencia
Megjósolja a mesterséges intelligencia, kiújul-e műtét után a Crohn-betegség
„A múltban főként a rosszindulatú daganatokra irányult a mesterséges intelligencia felhasználásával készült hisztopatológiai képek elemzésének nagy része - magyarázta Takahiro Matsui, Ph.D., orvos, valamint Eiichi Morii orvos, Ph.D., az Osakai Orvostudományi Egyetem Patológiai Tanszékének vezetője. - Célunk volt, hogy klinikailag hasznos információkat szerezzünk a betegségek szélesebb köréről, azzal, hogy a kórszövettani képeket mesterséges intelligencia segítségével elemeztük. A Crohn-betegségre összpontosítottunk, melyben a posztoperatív kiújulás klinikai probléma.”
A szakemberek 68 Crohn-betegségben szenvedő pácienst vontak be a vizsgálatba – mindannyain bélreszekción estek át 2007 januárja és 2018 júliusa között. Két csoportba sorolták őket, aszerint, hogy a műtét után 2 éven belül kiújultak-e a posztoperatív betegségek.
Mindegyik csoportot két alcsoportba sorolták: az egyiket a mesterséges intelligencia-modell betanítására, a másikat pedig az érvényesítésre. Olvasd el: Koronavírusos betegek felépülési idejét jósolja meg a mesterséges intelligencia
A képzéshez mozaikképekké alakították a sebészeti minták teljes diaképeit, felcímkézték a műtét utáni kiújulás jelenléte vagy hiánya tekintetében - majd feldolgozták a kereskedelemben kapható EfficientNet-b5 mesterséges intelligencia modellel, melyet a képosztályozás elvégzésére terveztek.
Amikor a modellt jelöletlen képekkel tesztelték, az eredmények alapján a mély tanulási modell pontosan osztályozta ezeket a betegség előfordulásának megléte vagy hiánya szerint.
Ezt követően a kutatók prediktív hőtérképeket készítettek, hogy azokat a területeket és szövettani jellemzőket azonosítsák, amelyekből a gépi tanulási modell nagy pontossággal meg tudta jósolni a betegség kiújulását.
A képek a bélfal összes rétegét tartalmazták. A hőtérképek azt mutatták, hogy a gépi tanulási modell helyes előrejelzéseket adott az ún. szubszeroszális zsírszöveti rétegben. Más területeken azonban, mint amilyen például a nyálkahártya és a megfelelő izomréteg, a modell kevésbé volt pontos.
A legprecízebb előrejelzésű képeket a „nem kiújulás” és a „kiújulás”csoport tesztadatállományából nyerték ki. Ezek közül a legjobb prediktív eredmények mindegyike zsírszövetet tartalmazott.
Mivel a gépi tanulási modell pontos előrejelzéseket adott a szubszeroszális szövetek képei alapján, a kutatók feltételezték, hogy a szubszeroszális zsírsejtek morfológiája különbözik a recidív (azaz kiújuló) és a nem kiújuló csoportok között. A kiújuló csoportban a zsírsejtek jelentősen kisebb sejtméretet, nagyobb ellaposodást és kisebb középponti sejttávolságot mutattak, mint a nem kiújuló csoportban.
„Ezek a zsírsejtek zsugorodásaként meghatározott jellemzők a Crohn-betegség kiújulásával kapcsolatos fontos szövettani jellemzők” – jelentette ki dr. Matsui és dr. Morii.
A kutatók azt is feltételezték, hogy a zsírsejtek morfológiájában a két csoport közötti különbségek bizonyos fokú vagy típusú gyulladásos állapothoz kapcsolódnak a szövetben.
Kiderült, hogy a recidív csoportban lényegesen több hízósejt infiltrálódott a subserosalis zsírszövetbe - ez azt jelzi, hogy a sejtek összefüggésben állnak a Crohn-betegség kiújulásával és a „zsírsejtek zsugorodása” jelenséggel.
A kutatók úgy tudják, ezek az eredmények az elsők, melyek összekapcsolják a Crohn-betegség műtét utáni kiújulását a subserosalis zsírsejtek szövettanával és a hízósejt-infiltrációval.
„Eredményeink lehetővé teszik a posztoperatív Crohn-betegségben szenvedő betegek prognózisa alapján a rétegződést. Számos gyógyszert, köztük biológiai anyagokat is alkalmaznak a Crohn kiújulásának megelőzésére és a megfelelő rétegződés lehetővé teszi a magas kockázatú betegek intenzívebb és sikeresebb kezelését” – jegyezte meg dr. Matsui és Dr. Morii.
Az eredményeket a kutatók a The American Journal of Pathology című folyóiratban közölték.
L.A.
