Umělá inteligence dokáže rozpoznat varovné signály v krevních testech

Rakovina vaječníků je podle Audry Moranové, vedoucí celosvětové charitativní organizace Ovarian Cancer Research Alliance (Ocra), vzácné, nedostatečně financované a především smrtelné onemocnění.

Stejně jako u všech ostatních druhů rakoviny platí, že čím dříve je odhalena, tím lépe. Navíc většina rakoviny vaječníků začíná ve vejcovodech, takže než se dostane do vaječníků, může se rozšířit i jinam.

„Pět let předtím, než se vůbec objeví příznaky, je doba, kdy byste mohli rakovinu vaječníků odhalit, abyste ovlivnili úmrtnost,“ říká Moranová.

Podle webu BBC by nové krevní testy používající k urychlení procesu umělou inteligenci mohly odhalit příznaky rakoviny hned v začátcích a tím některým pacientům zachránit nebo prodloužit život.

Společně s testovací technologií využívající nanotrubičky (malé trubičky z uhlíku, které jsou asi 50 000krát menší než průměr lidského vlasu) tým lékařů v čele s biomedicínským inženýrem Dr. Danielen Hellerem používá umělou inteligenci pro rychlé a efektivní odhalení rakoviny vaječníku.

Tuto testovací technologii v podobě nanotrubiček vyzařujících fluorescenční světlo začali vědci objevovat přibližně před dvaceti lety. Postupem času se naučili měnit vlastnosti nanotrubiček tak, aby reagovaly téměř na cokoli v krvi.

Nyní je možné vložit miliony nanotrubiček do vzorku krve a nechat je vyzařovat světlo různých vlnových délek podle toho, co na nich ulpí. Stále však zůstává otázka interpretace signálu, kterou doktor Heller přirovnává k hledání shody otisku prstu.

V tomto případě je otiskem prstu vzor molekul, které se vážou na senzory, s různou citlivostí a silou vazby. Tyto vzory jsou však příliš jemné, než aby je člověk dokázal rozpoznat.

„Můžeme se na data podívat a vůbec nám nebudou dávat smysl. Pomocí umělé inteligence můžeme vidět pouze vzorce, které se liší, což nám zefektivní práci,“ říká Heller.

Dekódování dat z nanotrubiček znamená podle Hellera načíst data do algoritmu umělé inteligence a říct mu, které vzorky pocházejí od pacientek s rakovinou vaječníků a které od jiných pacientů.

Mezi ně patří i krev od lidí s různými formami rakoviny nebo gynekologickým onemocněním, které by mohlo být s rakovinou vaječníků zaměněno.

Velkou výzvou při využívání umělé inteligence k vývoji krevních testů pro výzkum rakoviny vaječníků je podle Hellera tedy skutečnost, že se vyskytuje poměrně vzácně, což omezuje množství dat pro tréninkové algoritmy.

„Umělá inteligence však dokázala i přesto dosáhnout lepší přesnosti než biomarkery rakoviny, které jsou dnes k dispozici. A to byl jen první pokus,“ doplňuje biomedicínský inženýr.

V současnosti systém prochází dalším vývojem a studiemi, aby se zjistilo, zda jej lze vylepšit pomocí větších souborů senzorů a vzorků od mnohem více pacientů.

Více dat by měl algoritmus vylepšit, stejně jako se například algoritmy pro autonomní vozy mohou zlepšovat s větším počtem testů v ulicích.

„Vkládám do této technologie velké naděje. Chtěli bychom provést třídění všech gynekologických onemocnění. Tím bychom mohli dát lékařům nástroj, který jim rychle řekne, že se jedná například o rakovinu nebo naopak ne,“ uvádí Heller.

„Umělá inteligence by dokonce mohla určit, o jaký typ rakoviny se jedná. Doufám, že to bude za tři až pět let,“ dodává.

Kromě určování typů rakoviny a včasné detekce onemocnění může být AI dobrá pro urychlení dalších krevních testů. Tím mohou doktoři zachránit další životy.

Pro pacienta s rakovinou může být onemocnění zápalem plic smrtelné. A protože existuje přibližně 600 různých druhů organismů, které mohou zápal plic způsobit, musí lékaři běžně provést několik testů, aby infekci identifikovali.

Nové typy krevních testů založené na umělé inteligenci by tento proces podobně jako u rakoviny vaječníku měly zjednodušit a urychlit.

Společnost Karuis se sídlem v Kalifornii využívá AI, jež pomáhá během 24 hodin přesně určit původce zápalu plic a vybrat pro něj správné antibiotikum.

„Před naším testem by pacient se zápalem plic jen během prvního týdne v nemocnici podstoupil 15 až 20 různých testů k identifikaci infekce. To je asi 20 000 dolarů za testy,“ říká šéf společnosti Karius Alec Ford.

Společnost Karius má také databázi mikrobiální DNA. Ta obsahuje desítky miliard datových bodů. Testované vzorky od pacientů lze porovnat s touto databází a určit přesný patogen. Podle Forda by to bez umělé inteligence nebylo možné.

I přesto jsou v rámci těchto výzkumů a experimentů s umělou inteligencí problémy. Výzkumníci zatím nerozumí všem souvislostem, jež by umělá inteligence mohla vytvořit mezi testovanými biomarkery a nemocemi.

„Je to teprve začátek. V oblasti umělé inteligence se nyní stále nacházíme na Divokém západě,“ uzavírá Moranová.