Kako AI može pomoći istraživačima da rak jednjaka učini manje smrtonosnim

Kako AI može pomoći istraživačima da rak jednjaka učini manje smrtonosnim

Otprilike 600 puta dnevno, jednjak prenosi sve što je u ustima do stomaka. Obično je to jednosmerni put, ali ponekad kiselina pobegne iz želuca i putuje nazad. To može oštetiti ćelije koje oblažu jednjak, podstičući ih da ponovo rastu uz genetske greške.

Oko 22.370 puta godišnje u Sjedinjenim Državama te greške kulminiraju rakom.

Rak jednjaka se može izlečiti ako se otkrije i leči pre nego što se udubi u dubinu ili se proširi na druge organe. Ali to je retko slučaj.

„Način na koji ovo obično ide je da pacijent ima simptome refluksa dugi niz godina, uzimao je Tums ili nešto slično, a onda odjednom ima poteškoća s gutanjem pa dolazi u hitnu pomoć“, rekao je dr Alon Kan, gastroenterolog i vanredni profesor medicine na klinici Mejo u Arizoni. Tada lekari otkrivaju tumor koji je urastao u zidove jednjaka, a verovatno i dalje.

„U tom trenutku“, rekao je Kan, „to je neizlečivo.“

Zbog toga je samo oko 20% Amerikanaca sa rakom jednjaka još uvek živo pet godina nakon njihove dijagnoze. Da bi poboljšali tu cifru, doktori kažu da im ne trebaju nužno bolji lekovi. Ono što im je potrebno su bolji načini da pronađu rak dok je još u najranijim fazama koje se mogu lako lečiti.

A da bi to uradili, potreban im je napredak u skriningu za bolest.

„Koncept skrininga je da se pronađu opasne stvari pre nego što učine opasne stvari“, rekao je dr Danijel Bofa, šef torakalne hirurgije na Jejlu.

Deluje kod bolesti poput raka dojke, pluća i debelog creva. U tim slučajevima, postoji jasan napredak koraka koji vodi ka raku – i samo do raka.

Ali izgleda da to nije slučaj sa rakom jednjaka.

„Mi zapravo ne znamo koga da pregledamo, koliko često da pregledamo i šta je to što možemo da vidimo da će nam reći: ‘Ova osoba će razviti opasan rak’“, rekao je Bofa.

On je situaciju uporedio sa teškoćom predviđanja tornada.

„Većina tornada se dešava kada su uslovi povoljni za tornado“, rekao je on. „Ali većinu vremena kada su uslovi povoljni za tornado, tornada nema. I dosta vremena se tornada dešavaju van tih uslova.“

Još jedan komplikovan faktor je da su slučajevi raka jednjaka retki, što čini oko 1% svih karcinoma dijagnostikovanih u SAD.

Zamislite 100.000 fudbalskih navijača na koledžu na stadionu Mičigena u En Arboru na dan utakmice, rekao je dr Džoel Rubenštajn, naučnik koji se nalazi tri milje dalje u medicinskom centru potpukovnika Charles S. Kettles VA i gastroenterolog na Univerzitetu iz Mičigena. Zatim zamislite sebe kako morate da shvatite koja će četiri od tih navijača razviti rak jednjaka ove godine.

Skrining nekoga za rak jednjaka nije trivijalan postupak.

Standardna metoda uključuje umetanje endoskopa – fleksibilne cevi sa kamerom na jednom kraju – u grlo pacijenta i provlačenje do stomaka. Kamera omogućava lekarima da izbliza pregledaju jednjak i provere da li ima abnormalnih ćelija koje bi mogle da postanu kancerogene.

Cev takođe služi kao cev za alate koji mogu sakupljati uzorke tkiva, koji se mogu poslati u laboratoriju za patologiju na dijagnostičku analizu. Ako lekar vidi izraslinu koja izgleda kao rak u ranoj fazi, može se ukloniti na licu mesta.

Zvuči jednostavno, ali pacijenti moraju biti pod sedativima za proceduru, što znači da gube dan posla. Endoskopija je takođe skupa, a nedostaju lekari koji to mogu da urade.

„Samo 7% karcinoma hvatamo endoskopijom“, rekao je Kan. „Moramo pronaći način da povećamo taj broj.

U SAD, najčešći oblik raka počinje u dnu jednjaka. Ćelije tamo nisu izgrađene da izdrže izlaganje želudačnoj kiselini, tako da se kod ljudi sa hroničnim refluksom kiseline ponekad prilagođavaju tako što postaju više kao crevno tkivo. To stanje se zove Baretov jednjak, a ima ga oko 5% odraslih u SAD.

„Da je to sve, rekli bismo: ‘To je sjajno'“, rekao je Kan. „Ali, nažalost, kada dođe do te promene u tipu ćelije, postoje genetske promene koje predisponiraju pacijenta na rak.“

Oko 0,3% ljudi sa Baretovim jednjakom svake godine razvije rak jednjaka, rekao je dr Sačin Vani, gastroenterolog i profesor na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Koloradu. A u poređenju sa ljudima bez Baretove bolesti, otprilike je devet puta veća verovatnoća da će umreti od raka jednjaka.

To znači da je skrining za Barettov pregled jednak skriningu za rak jednjaka.

Lekari se uglavnom slažu oko ključne grupe faktora rizika, uključujući hroničnu gastroezofagealnu refluksnu bolest, pušenje i nošenje viška kilograma u stomaku. Ostali faktori rizika uključuju starost od najmanje 50 godina, muškarac, belac i porodičnu istoriju ili Baretovog ili karcinoma jednjaka.

Manje je slaganja oko toga koliko faktora rizika osoba mora imati da bi opravdala skrining.

Na osnovu preporuka Američkog koledža za gastroenterologiju, više od 31 milion ljudi ima pravo na skrining. Smernice Američkog društva za gastrointestinalnu endoskopiju podižu tu cifru na 52 miliona, a savet američkog gastroenterološkog asistenta je proširuje na 120 miliona, rekao je dr Gari Falk, gastroenterolog i profesor medicine emeritus na Perelman školi Univerziteta u Pensilvaniji. medicine.

Sve ove preporuke ostavljaju prostor za poboljšanje. Samo 50% do 60% ljudi koji ispunjavaju uslove za skrining u stvari imaju Baretovu bolest, rekao je dr Prasad Ajer, predsednik gastroenterologije na klinici Mejo u Arizoni.

Kriterijumi za skrining nisu dovoljno tačni“, rekao je on.

Zaista, najmanje 90% ljudi koji imaju faktore rizika za Baretovu bolest zapravo nemaju to stanje, rekao je Iier. To uključuje ogromnu većinu ljudi sa refluksom kiseline.

Dakle, lekari se okreću veštačkoj inteligenciji kako bi identifikovali dodatne karakteristike koje mogu poboljšati njihovu sposobnost da identifikuju one koji će najverovatnije imati Baretov i rak jednjaka.

„Svi u medicini gledaju na AI“, rekao je Falk. „Mislimo da će to revolucionisati stvari.“

Ajer i njegove kolege razvijaju alatku za veštačku inteligenciju koja pretražuje elektronske medicinske kartone pacijenata klinike Mejo da bi pronašli one koji bi trebalo da budu pregledani na Baretovu bolest. Alat uzima u obzir više od 7.500 različitih tačaka podataka, uključujući prethodne medicinske procedure, rezultate laboratorijskih testova, recepte i još mnogo toga. (Među iznenađenjima: pacijentovi trigliceridi i elektroliti imali su prediktivnu vrednost.)

„Ovo je verovatno nešto što čovek ne bi mogao da uradi efikasno“, rekao je Ajer.

U testovima, ukupna tačnost oba alata bila je 84%. Iako su to značajna poboljšanja, tim bi želeo da to poveća do 90% pre nego što budu uvedeni u kliniku, rekao je Ajer.

Rubenštajn i njegove kolege u Mičigenu su napravili nešto slično, koristeći tehnike mašinskog učenja za analizu zdravstvenih kartona pacijenata sa VA širom zemlje. Njihov alat je takođe bio bolji od zvaničnih smernica medicinskih društava, sa tačnošću od 77%. Sada tim radi na preciziranju svog praga za skrining dodavanjem isplativosti mešavini.

Jednom u upotrebi, ovakvi alati bi mogli da olakšaju opterećenje preopterećenim lekarima primarne zdravstvene zaštite, koji nisu nužno u toku sa najnovijim smernicama za skrining i upućuju manje od polovine svojih pacijenata koji ispunjavaju uslove na testiranje.

„To će označiti pacijenta i reći: ‘Ovog pacijenta treba pregledati’ ili, ‘Ovaj pacijent ne bi trebao biti pregledan'“, rekao je Iier. „To je ono što budućnosti zaista treba.“