Обнаружение рака мозга с помощью ИИ при анализе результатов анализа крови

Недавно исследователи, связанные с Университетом Стратклайда в Глазго, запатентовали метод анализа образцов крови для обнаружения рака мозга. Исследователи в ClinSpec Diagnostics Limited объединили спектроскопию и алгоритмы ИИ для обнаружения рака мозга на основе биопсий крови. Как сообщает Psychology Today, исследования были недавно опубликованы в журнале Nature Communications, и, по мнению исследовательской группы, работа представляет собой значительное развитие в использовании клинической спектроскопии и ИИ.

Представленные в исследовании результаты могут сделать обнаружение рака мозга намного проще и легче. Часто встречающиеся головные боли могут быть симптомом рака мозга, но, хотя головные боли очень распространены, рак мозга не так распространен. Клиницистам нужен лучший метод различия головных болей, которые вызывают беспокойство, и тех, которые более безобидны. Врачи должны быть в состоянии провести некоторую форму триажа и сократить время и ресурсы, инвестируемые в диагностику рака мозга с помощью дорогостоящих сканирований мозга. Если простой анализ крови может дать клиницистам надежную информацию, которая может помочь им диагностировать случаи рака мозга, это может спасти жизни.

Именно по этой причине исследователи ClinSpec стремились разработать алгоритм, который поможет врачам разобраться в случаях возможных пациентов с раком мозга, различая их от других причин головных болей.

Одним из распространенных методов обнаружения заболеваний, таких как рак, является жидкая биопсия, проводимая на жидкостях организма вместо тканевых проб. Рынок жидкой биопсии быстро растет, достигая оценочного размера 2,4 миллиарда долларов, согласно исследованиям рынка BC Research LLC. Жидкая биопсия эффективна для обнаружения признаков рака, поскольку она может обнаружить циркулирующую свободную ДНК опухоли, или ctDNA, и циркулирующие опухолевые клетки, или CTC. Однако исследователи из ClinSpec использовали другой метод анализа, проводя спектроскопию образцов крови для обнаружения биохимических маркеров, указывающих на рак.

Спектроскопия – это процесс использования электромагнитного излучения для обнаружения определенных целевых химических компонентов. Свет разделяется на составляющие электромагнитные частоты, и эти частоты будут реагировать по-разному с разными химическими веществами. Исследовательская группа ClinSpec использовала инфракрасный свет для создания представлений образцов крови, метод, называемый ослабленным полным отражением (ATR)-Фурье-спектроскопией с инфракрасным излучением (FTIR). Исследовательская группа заявила, что этот метод является неразрушающим, неинвазивным методом, который надежно создает биохимический профиль образца без необходимости обширной подготовки образца. Представления образцов крови затем можно проанализировать на наличие аномалий, проверить на возможные признаки рака.

Для анализа данных использовалась машина опорных векторов для создания классификационной модели. Машины опорных векторов используются для классификации и регрессионного анализа, и они работают, проводя границы решений, или линии, которые разделяют набор данных на несколько классов. Алгоритм пытается максимизировать расстояние между разделяющей линией и точками данных по обе стороны от линии, и чем больше расстояние, тем более уверен классификатор.

Исследовательская группа заявила, что их метод анализа образцов крови смог эффективно различать образцы рака и не-рака. Была обнаружена чувствительность 93,2% и специфичность 92,8%. Согласно MDDI Online, исследователи сообщают, что при анализе образцов от группы 104 разных пациентов их метод, основанный на ИИ, смог различать здоровых пациентов и пациентов с раком примерно 86% времени.

Исследователи объяснили в исследовании:

“Эта работа представляет собой шаг в переводе спектроскопии ATR-FTIR в клинику. Этот шаг в сторону высокопроизводительного анализа имеет последствия в области ИК-спектроскопии, а также в клинической среде. Анализ сыворотки крови с помощью этого метода идеально подходит для клинического пути как инструмента триажа для рака мозга.”