Aivokarsinooman havaitseminen tehostuu verikokeen tulosten analyysillä tekoälyllä

Tutkijat, jotka liittyvät Strathclyden yliopistoon Glasgow’ssa, ovat patentoineet menetelmän verinäytteiden analysointiin aivokarsinooman havaitsemiseksi. ClinSpec Diagnostics Limitedin tutkijat yhdistivät spektroskopian ja tekoälyalgoritmit havaitsemaan aivokarsinooman verinäytteiden perusteella. Psychology Todayn mukaan tutkimus julkaistiin äskettäin Nature Communications -tiedelehdessä, ja tutkimusryhmän mukaan työ edustaa merkittävää kehitystä kliinisen spektroskopian ja tekoälyn käytössä.

Tutkimuksessa esitetty työ voi tehdä aivokarsinooman havaitsemisesta helpompaa ja yksinkertaisempaa. Usein toistuvat päänsäryt voivat olla oire aivokarsinoomasta, mutta vaikka päänsäryt ovat hyvin yleisiä, aivokarsinooma ei ole. Kliinikkojen on keksittävä parempi keino erottaa, mitkä päänsäryt ovat huolenaiheita ja mitkä ovat enemmän harmittomia. Lääkäreiden on kyettävä suorittamaan jonkinlainen triage ja vähentää aikaa ja resursseja, jotka käytetään aivokarsinooman diagnosointiin kalliiden aivokuvantamistutkimusten avulla. Jos yksinkertainen verikoe voisi antaa kliinikoille luotettavaa tietoa, joka auttaa heitä diagnosoimaan aivokarsinooman tapauksia, elämän voisi pelastaa.

Tämän vuoksi ClinSpecin tutkijat pyrkivät kehittämään algoritmin, joka auttaa lääkäreitä erottamaan mahdolliset aivokarsinooman potilaat muista päänsäryn syistä.

Yksi yleisimmistä tavoista havaita tautia kuten syöpä on nestebiopsia, eli nesteenäytteiden otto kehon eri osista. Nestebiopsiamarkkinat kasvavat nopeasti, ja sen arvioidaan saavuttavan 2,4 miljardin dollarin koossa BC Research LLC:n markkinatutkimuksen mukaan. Nestebiopsia on tehokas tapa havaita syövän merkit, koska se pystyy havaitsemaan solun ulkopuolista kiertoa syövän DNA:ta ja syövän soluja. ClinSpecin tutkijat kuitenkin käyttivät eri analyysimenetelmää, jossa he suorittivat spektroskopian verinäytteistä löytääkseen biokemiallisia merkkejä, jotka ovat ominaisia syövälle.

Spektroskopia on prosessi, jossa käytetään sähkömagneettista säteilyä havaitsemaan tiettyjä kohdennettuja kemiallisia komponentteja. Valo jaetaan komponenteiksi, ja nämä komponentit reagoivat eri kemikaaleja eri tavoin. ClinSpecin tutkimusryhmä käytti infrapuna-valoa luomaan edustuksia verinäytteistä, tekniikkaa, jota kutsutaan heikennetyksi kokonaisheijastukseksi (ATR) – Fourier-muunnos infrapunaspektroskopiaksi. Tutkimusryhmä totesi, että tekniikka on tuhoutumaton, ei-invasiivinen menetelmä, joka luo luotettavan biokemiallisen profiilin näytteestä ilman, että näytteen on valmisteltava laajasti. Verinäytteiden edustukset voitiin sitten analysoida poikkeamista, tarkistaa mahdollisia syövän merkkejä.

Analysoidakseen dataa, tutkijat käyttivät tukivektori-konetta luomaan luokittelumallin. Tukivektori-koneita käytetään luokittelussa ja regressioanalyysissä, ja ne toimivat piirtämällä päätösrajoja, eli viivoja, jotka erottavat tietojoukon useisiin luokkiin. Algoritmi yrittää maksimoida etäisyyden jakolinjan ja datapisteiden välillä linjan eri puolilla, ja mitä suurempi etäisyys on, sitä varmempi luokittelija on.

Tutkimusryhmä totesi, että heidän analyysimenetelmänsä verinäytteille pystyi tehokkaasti erottamaan syöpänäytteet ei-syöpänäytteistä. Herkkyysaste oli 93,2 % ja spesifisiteetti 92,8 %. MDDI Online -sivuston mukaan tutkijat raportoivat, että kun he analysoivat näytteitä 104:ltä eri potilaalta, heidän tekoälyavusteinen menetelmänsä pystyi erottamaan terveet potilaat syövän potilaiden joukosta noin 86 %:ssa tapauksista.

Tutkijat selittivät tutkimuksessa:

“Tämä työ edustaa askelta ATR-FTIR-spektroskopian kääntämiseksi kliiniseen käyttöön. Tämä askel kohti nopeaa analyysiä on merkityksellinen sekä IR-spektroskopian että kliinisen ympäristön alalla. Veren seerumin analyysi tämän tekniikan avulla sopisi hyvin kliiniseen polkuun aivokarsinooman triage-työkaluna.”