ИИ-глаз для нейрохирурга: FastGlioma находит раковые клетки в мозгу за секунды

Новый алгоритм, созданный американскими учеными, находит мельчайшие частицы опухолей мозга, которые хирург может упустить во время операций. Разработчики из Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско назвали свою систему FastGlioma.

Главная сложность при удалении глиом и прочих образований заключается в том, что врачу практически невозможно отличить здоровые ткани от поражённых. Даже после тщательного удаления основной массы опухоли в операционной полости часто остаются микроскопические очаги болезни.

Остаточные фрагменты нередкостановятся причиной тяжёлых осложнений. У пациентов возникают судорожные припадки, развиваются инфекции, появляются изматывающие головные боли. Со временем нарастают когнитивные нарушения, ухудшаются двигательные функции — всё это серьёзно снижает качество жизни больных.

Современная медицина располагает методами поиска остаточных опухолей с помощью магнитно-резонансной томографии и флуоресцентной визуализации. Однако применять их непосредственно во время операции не всегда возможно, к тому же они подходят не для всех типов новообразований. Попытки решить проблему с помощью других технологий — например, лазерного прибора SpectroPen в 2010 году или наночастиц золота в 2012 — так и не вышли за пределы лабораторий.

FastGlioma работает на основе нейросетей, обученных распознавать образы на огромных массивах данных. Перед запуском системы исследователи загрузили в неё информацию о более чем 11 тысячах хирургических образцов и 4 миллионах уникальных микроскопических снимков. Все изображения были получены методом стимулированной рамановской гистологии, обеспечивающей высочайшее разрешение.

Главное достоинство новой разработки — сочетание высокой точности и скорости анализа. При работе с полноформатными изображениями система определяет наличие опухолевых клеток с точностью 92% за 100 секунд. На снимках пониженного разрешения FastGlioma выдаёт результат с 90-процентной точностью всего за 10 секунд, позволяя хирургам мгновенно корректировать свои действия.

В отличие от дорогой медицинской техники, для использования FastGlioma требуются только компьютер и доступ к программной модели. Авторы уже выложили её исходный код в открытый доступ и создали демонстрационную онлайн-версию.

Как отмечает нейрохирург Тодд Холлон, один из руководителей исследования технологию можно адаптировать для диагностики разных видов опухолей мозга. FastGlioma одинаково эффективна при операциях как у взрослых пациентов, так и у детей.

Система продолжает тенденцию внедрения искусственного интеллекта в нейрохирургию. В прошлом году появилась разработка под названием CHARM, позволяющая прямо во время операции определять генетический состав опухоли и выбирать оптимальную тактику лечения.

По словам одного из создателей FastGlioma, Адитьи Пандея, исследователи планируют расширить сферу применения технологии. В ближайшее время они начнут адаптировать алгоритмы для диагностики опухолей лёгких, предстательной железы, молочной железы, а также новообразований в области головы и шеи.