وبحسب إحصائيات منظمة الصحة العالمية، كان هناك 2.3 مليون حالة إصابة جديدة بسرطان الثدي على مستوى العالم في عام 2020، ليحتل المرتبة الأولى بين جميع أنواع السرطان ويتجاوز سرطان الرئة ليصبح السرطان رقم واحد.

ومع ذلك، إذا تم اكتشافه مبكراً ومعالجته على الفور، وقتل الخلايا السرطانية قبل انتشار الورم، يمكن خفض معدل الوفيات بسرطان الثدي بشكل كبير. حاليا، الطريقة الأكثر شيوعا المستخدمة للفحص الأولي لسرطان الثدي هي تصوير الثدي بالأشعة السينية، وبعد ذلك يقوم الطبيب بالحكم على صحة الثدي من خلال تحليل ومراجعة أفلام الأشعة السينية. ومع ذلك، فإن عملية المراجعة سوف تستغرق الكثير من الوقت وسوف تؤثر على علاج المرضى الآخرين.
ولتحقيق هذه الغاية، قام باحثون في جامعة نوتنغهام في المملكة المتحدة بمقارنة قدرة الذكاء الاصطناعي التجاري والأطباء على قراءة الأشعة السينية للثدي، مما قدم أفكارًا جديدة لتطبيق الذكاء الاصطناعي في الطب السريري.

المؤلف | شيويه تساي

المحرر | ثلاثة خراف، برج حديدي

تم نشر هذه المقالة لأول مرة على منصة HyperAI WeChat العامة~

وبحسب إحصائيات الجمعية الأمريكية للسرطان، فإن عدد حالات السرطان الجديدة بين النساء الأمريكيات في عام 2022 سيبلغ حوالي 930 ألف حالة، ومن بينهن حوالي 290 ألف حالة جديدة من مرضى سرطان الثدي، وهو ما يمثل 31%.وفي الوقت نفسه، شكلت حالات سرطان الثدي 15% من بين الوفيات الناجمة عن السرطان، في المرتبة الثانية بعد سرطان الرئة.

الشكل 1: عدد حالات الإصابة بالسرطان الجديدة (أعلى) ووفيات السرطان (أسفل) في الولايات المتحدة في عام 2022

في الصين،سرطان الثدي هو السرطان الأكثر شيوعا بين النساء في القرن الحادي والعشرينويتزايد عدد المرضى الجدد كل عام.

الشكل 2: عدد حالات الإصابة بالسرطان الجديدة لدى النساء الصينيات من عام 2000 إلى عام 2016، حيث يمثل اللون الرمادي حالات سرطان الثدي

سرطان الثدي هو مرض تنمو فيه خلايا الثدي غير الطبيعية خارج نطاق السيطرة وتشكل الأورام. إذا لم يتم التدخل في الوقت المناسب، فإن الورم سوف ينتشر وينتشر، مما يعرض حياة المريض للخطر في نهاية المطاف.ومع ذلك، إذا أمكن اكتشاف الأورام المحلية في المراحل المبكرة من السرطان وبدأ العلاج، فإن معدل البقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات من السرطان يمكن أن يصل إلى 99%.

في الوقت الحاضر، تقوم المستشفيات عمومًا بإجراء الفحص الأولي لسرطان الثدي من خلال التصوير الشعاعي للثدي. ومع ذلك، قد تحدث نتائج إيجابية خاطئة أثناء عملية الفحص الأولية.مما يؤدي إلى خضوع المرضى غير المصابين بالسرطان لاختبارات غير ضرورية. وقد تكون هناك أيضًا إغفالات، مما يؤدي إلى تأخير أفضل وقت للعلاج للمرضى.

ولذلك، تقوم العديد من الدول الأوروبية بمراجعة تصوير الثدي بالأشعة السينية للقضاء على أكبر عدد ممكن من الحالات الإيجابية الكاذبة. هذه الطريقة فعالة.وفي حين تم تقليل الإيجابيات الكاذبة، زاد معدل اكتشاف السرطان أيضًا بمقدار 6%-15%.

ومع ذلك، فإن قراءة الأشعة السينية وتقييمها يستغرق وقتا طويلا.في المناطق التي تكون فيها نسبة الأطباء إلى المرضى منخفضة، فإن مراجعة الأشعة السينية لا تستغرق وقت الأطباء فحسب، بل تؤثر أيضًا على الفحص المبكر للمرضى الآخرين.

لقد ساهم تطبيق الذكاء الاصطناعي في تخفيف عبء العمل على الأطباء جزئيًا. ومع ذلك، يبدو من غير الآمن أن نعهد إلى الذكاء الاصطناعي بتقييم الحياة والصحة.وفي هذا الصدد، قال البروفيسور يان تشين من جامعة نوتنغهام في المملكة المتحدة: "هناك ضغوط كبيرة لتطبيق الذكاء الاصطناعي في الطب السريري، ولكننا بحاجة إلى القيام بذلك بشكل جيد لحماية صحة المرأة".

ولتحقيق هذه الغاية، قارن فريق يان تشين دقة جهاز Lunit التجاري المزود بالذكاء الاصطناعي بدقة الأطباء الذين يقرؤون صور الثدي بالأشعة السينية.وأظهرت النتائج أن قدرة لونيت على تحليل صور الثدي بالأشعة السينية كانت مماثلة لتلك التي يتمتع بها الأطباء البشريون.وقد نشرت هذه النتيجة في مجلة "الأشعة".

رابط الورقة:

https://pubs.rsna.org/doi/10.1148/radiol.223299#_i13

الإجراءات التجريبية

مجموعة البيانات:مجموعة بيانات PERFORMS

اختارت هذه الدراسة مجموعتين من بيانات PERFORMS كمجموعات اختبار للنموذج. تتكون كل مجموعة بيانات PERFORMS من 60 صورة أشعة سينية صعبة، بما في ذلك الأورام الخبيثة (حوالي 35%)، والأورام الحميدة، والنتائج الطبيعية.لقد تم استخدام مجموعة بيانات PERFORMS لاختبارات الدخول والتقييم الروتيني للأطباء في برنامج فحص الثدي التابع للخدمة الصحية الوطنية في المملكة المتحدة (NHSBSP) على مدى السنوات الثلاثين الماضية.

معايير التقييم:التعليق + التقييم

عند تحليل الأشعة السينية،سيقوم الطبيب بتحديد الأماكن المشبوهةوأخيرًا قم بإجراء تقييم من 1 إلى 5، يتوافق مع الطبيعي، الحميد، غير المؤكد، المريب والخبيث.

سيقوم الذكاء الاصطناعي بتقييم مدى الشك في كل ميزة من ميزات الأشعة السينية على مقياس يتراوح من 1 إلى 100.، تم اعتبار أعلى درجة بمثابة الدرجة للأشعة السينية بأكملها. إذا لم تكن هناك أي ميزات مشبوهة، فسيتم اعتبارها 0 نقطة.

الشكل 3: تحليل الأطباء والذكاء الاصطناعي لأشعة الثدي السينية

أ: يشير السهم الأزرق إلى كتلة غير معروفة يبلغ قطرها 8 مم، والتي تم تحديدها لاحقًا على أنها سرطان قنوي من الدرجة الثانية نسيجيًا؛

ب: الصليب الأحمر هو السمة غير الطبيعية التي اكتشفها الذكاء الاصطناعي، والنقطة الزرقاء هي المنطقة المشبوهة التي حددها الطبيب أثناء التحليل.

نتائج المقارنة:الخصوصية + الحساسية

وشارك في المسابقة 552 طبيبًا، يمثلون 68% من إجمالي NHSBSP، بما في ذلك 315 أخصائي أشعة، و206 فني أشعة، و31 طبيبًا سريريًا.

بعد تحليل مجموعتين من بيانات PERFORMS، استنتج الباحثون أن 161 صورة ماموجرام كانت طبيعية، و70 منها كانت بها أورام خبيثة، و9 منها كانت أورام حميدة. تشمل السمات المشتركة للخباثة الكتلة (64.3%)، والتكلس (12.9%)، وعدم التماثل (11.4%)، والتشوه المعماري (11.4%)، مع متوسط حجم الآفة 15.5 ± 9.2 ملم.

الجدول 1: النتائج على مجموعة بيانات PERFORMS

وكان متوسط المساحة تحت المنحنى للمجموعة البشرية 0.88. بلغت مساحة تحت المنحنى (AUC) لمجموعة الذكاء الاصطناعي 0.93، وهو ما يتوافق مع النسبة المئوية 96.8 للمجموعة البشرية.ومع ذلك، لم يكن هناك فرق كبير في المساحة تحت المنحنى بين المجموعتين.

الشكل 4: رسم بياني للمساحة تحت المنحنى (AUC) لمجموعة الأطباء والمساحة تحت المنحنى (AUC) لمجموعة AI (الخط الأصفر)

وكان متوسط الحساسية والنوعية للمجموعة البشرية 90% و76% على التوالي. عند الحد الأقصى الموصى به من قبل المطور،وكانت حساسية وخصوصية الذكاء الاصطناعي 84% و89%، على التوالي.

الجدول 2: نتائج الحكم لمجموعة الأطباء والذكاء الاصطناعي مع عتبات مختلفة

TP: إيجابي حقيقي؛

FP: إيجابية خاطئة؛

TN: صحيح سلبي؛

FN: سلبي كاذب؛

الحساسية = TP / العدد الإجمالي للإيجابيات؛

الخصوصية = TN / العدد الإجمالي للسلبيات.

في منحنى ROC للذكاء الاصطناعي، كان أداء 52% من الأطباء أعلى من المنحنى، وكان أداء 36% أقل من المنحنى، وكان أداء 12% متوافقًا مع منحنى ROC.

الشكل 5: منحنى ROC للذكاء الاصطناعي، حيث تمثل النقاط الزرقاء أداء أطباء مختلفين

عندما كانت عتبة الذكاء الاصطناعي 3.06، كانت حساسية الذكاء الاصطناعي متوافقة مع حساسية الأطباء، حيث اكتشف 63 ورمًا خبيثًا وفقد 7 فقط. في هذا الوقت، لم تكن خصوصية الذكاء الاصطناعي مختلفة بشكل كبير عن خصوصية الأطباء.

عندما تم تحديد الحد الأدنى عند 2.91، كان للذكاء الاصطناعي نفس خصوصية مجموعة الأطباء، مع حساسية 91%.وتظهر النتائج المذكورة أعلاه أن حساسية وخصوصية الذكاء الاصطناعي الخاص بشركة Lunit في تحليل الأشعة السينية للثدي قابلة للمقارنة مع تلك الخاصة بالأطباء البشريين.

الشكل 6: تأثير العتبات المختلفة على نتائج حكم الذكاء الاصطناعي

أ: يشير السهم الأزرق إلى منطقة غير متماثلة، والتي تم تحديدها لاحقًا على أنها سرطان قنوي من الدرجة الثانية من الناحية النسيجية؛

ب: نتائج الكشف عندما تكون عتبة الذكاء الاصطناعي 2.91، ويتم التعرف على الصليب الأحمر أخيرًا على أنه إيجابي حقيقي؛

ج: نتائج الاختبار عندما كانت عتبة الذكاء الاصطناعي 3.06، لم يتم العثور على أي ميزات غير طبيعية واضحة.

وقال البروفيسور يان تشن،تقدم نتائج هذه الدراسة أدلة قوية على أهمية فحص الذكاء الاصطناعي، حيث تبين أن الذكاء الاصطناعي قادر على تحليل صور الثدي بالأشعة السينية بنفس المستوى الذي يقوم به الأطباء البشريون.".

سرطان الثدي: القاتل الوردي الخفي

في اليوم العالمي للسرطان الموافق 4 فبراير 2021، ذكرت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان التابعة لمنظمة الصحة العالمية أنوفي العام الماضي، كان هناك 2.3 مليون حالة جديدة من سرطان الثدي، وهو ما يمثل 11.71% من إجمالي عدد الحالات، متجاوزاً عدد حالات سرطان الرئة الجديدة لأول مرة.، ليصبح "القاتل الوردي المخفي".

وفي الوقت نفسه، فإن المجموعة التي تعاني من أعلى معدل للإصابة بسرطان الثدي هي النساء في البلدان ذات الدخل المرتفع، في حين أن معدل الإصابة أقل بشكل ملحوظ بين النساء في البلدان المتوسطة والمنخفضة الدخل. وبالإضافة إلى ذلك، فإن ما يقرب من 0.5-1% من سرطانات الثدي تأتي من الرجال.

ومع ذلك، فإن معدل الوفيات الناجمة عن سرطان الثدي في حد ذاته ليس مرتفعا. من عام 2016 إلى عام 2020، تم تشخيص إصابة 8 ملايين امرأة بسرطان الثدي ونجت من المرض، وهو عدد أكبر من أي نوع آخر من السرطان.

تعمل منظمة الصحة العالمية حاليًا على تعزيز العمل العالمي لمكافحة سرطان الثدي في جميع أنحاء العالم.ومن المأمول أن يتم خفض عدد الوفيات الناجمة عن سرطان الثدي في جميع أنحاء العالم من خلال الكشف المبكر والتشخيص في الوقت المناسب والإدارة الشاملة لسرطان الثدي.

الشكل 7: فحص سرطان الثدي بمساعدة الذكاء الاصطناعي

وباعتبارها أداة قوية للفحص الأولي لسرطان الثدي، يمكن للذكاء الاصطناعي اكتشاف الخصائص المبكرة لسرطان الثدي في الوقت المناسب، ومن المتوقع أن يقضي على "القاتل الوردي" في مهده.لكنربما يكون من السابق لأوانه تعزيز الذكاء الاصطناعي في الممارسة السريرية على نطاق واسع، لأن التغييرات في البيئة والخوارزمية نفسها ستستمر في التأثير، مما يتسبب في انخفاض حساسية وخصوصية الذكاء الاصطناعي بمرور الوقت.

ويعتقد البروفيسور يان تشن أيضًا أنبمجرد دخول الذكاء الاصطناعي إلى التطبيقات السريرية، يجب أن يكون لدينا آلية لتقييمه ومراقبته بشكل مستمر.". الآن، تقوم فرق البحث من جميع أنحاء العالم بتقييم نتائج الكشف عن الذكاء الاصطناعي وقد حققت نتائج مرضية.في المستقبل، وبمساعدة الذكاء الاصطناعي الفعال وآليات التنظيم المثاليةلن يكون لدى جميع أنواع الأمراض "مكان للاختباء" وستكون صحتنا محمية بشكل أكثر استقرارًا.

روابط مرجعية:

[1]https://acsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.3322/caac.21708

[2]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667005422000047