ويحدد النظام الآلي الأنسجة الكثيفة, أحد عوامل الخطر لسرطان الثدي, في تصوير الثدي بالأشعة السينية

طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومستشفى ماساتشوستس العام نموذجا الآلي الذي يقيم الأنسجة الكثيفة الثدي في تصوير الثدي بالأشعة السينية - وهو عامل خطر مستقل لسرطان الثدي - كما موثوق كما الأشعة خبير.

وهذه هي المرة الأولى التي تم بنجاح استخدام نموذج التعلم العميق من نوعه في عيادة للمرضى الحقيقي, وفقا للباحثين. مع تنفيذ واسع, ويأمل الباحثون هذا النموذج يمكن أن تساعد في تحقيق قدر أكبر من الموثوقية لتقييم كثافة الثدي في جميع أنحاء البلاد.

وتشير التقديرات إلى أن أكثر من 40 في المئة من الامريكى. النساء لديهن أنسجة الثدي كثيفة, فهي وحدها التي تزيد من خطر الإصابة بسرطان الثدي. علاوة على ذلك, الأنسجة الكثيفة يمكن أن تحجب السرطان على الماموجرام, مما يجعل فحص أكثر صعوبة. كنتيجة ل, 30 لنا. ولاية الدول التي يجب أن يتم إخطار المرأة إذا تشير تصوير الثدي بالأشعة السينية الخاصة بهم لديهم كثافة الثدي.

ولكن تقييم كثافة الثدي تعتمد على تقييم شخصي البشري. بسبب العديد من العوامل, تختلف النتائج - أحيانا بشكل كبير - عبر الأشعة. وقام الباحثون بتدريب MIT وMGH نموذج التعلم العميق على عشرات الآلاف من تصوير الثدي بالأشعة السينية الرقمية عالية الجودة لتعلم التمييز بين أنواع مختلفة من نسيج الثدي, من الدهنية إلى كثيفة للغاية, بناء على تقييمات الخبراء. إعطاء الماموجرام جديد, يمكن للنموذج ثم تحديد قياس الكثافة التي تؤيد بشكل وثيق مع رأي الخبراء.

"كثافة الثدي هو عامل خطر مستقل الذي يدفع كيف نتواصل مع النساء حول مخاطر السرطان. وكان لدينا الدافع لخلق أداة دقيقة ومتسقة, التي يمكن تقاسمها واستخدامها عبر أنظمة الرعاية الصحية,"ويقول آدم يالا, طالب دكتوراه في مختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (CSAIL) والكاتب الثاني على ورقة تصف النموذج الذي تم نشره اليوم في طب إشعاعي.

مؤلفي الأخرى هي أول مؤلف كونستانس ليمان, أستاذ الأشعة في كلية الطب بجامعة هارفارد ومدير تصوير الثدي في MGH; CSAIL طالب دكتوراه تل شوستر; كايل سوانسون '18, طالب الباحث CSAIL والدراسات العليا في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب; وكبار المؤلف ريجينا Barzilay, أستاذ دلتا للإلكترونيات في CSAIL وقسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو في معهد كوخ لأبحاث السرطان التكاملية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

كثافة رسم الخرائط

وقد تم بناء نموذج على الشبكة العصبية التلافيف (CNN), والذي يستخدم أيضا للقيام بمهام رؤية الكمبيوتر. الباحثون تدريب واختبار نموذج على مجموعة بيانات من أكثر من 58,000 تم اختيارها عشوائيا تصوير الثدي بالأشعة السينية من أكثر من 39,000 النساء فرزهم بين 2009 و 2011. للتدريب, كانوا حول 41,000 تصوير الثدي بالأشعة السينية و, للاختبار, حول 8,600 تصوير الثدي بالأشعة السينية.

كل الماموجرام في مجموعة البيانات لديه تصوير الثدي التقارير القياسية ونظام البيانات (BI-RADS) تقييم كثافة الثدي في أربع فئات: دهني, مبعثر (كثافة متفرقة), غير متجانسة (معظمهم كثيفة), وكثيفة. في كل تدريب واختبار تصوير الثدي بالأشعة السينية, حول 40 تم تقييم في المئة مع غير متجانسة وكثيفة.

أثناء عملية التدريب, يتم إعطاء نموذج تصوير الثدي بالأشعة السينية لتحليل عشوائية. انه يتعلم لتعيين الماموجرام مع خبير الأشعة تصنيفات الكثافة. كثافة الثدي, على سبيل المثال, يحتوي النسيج الضام الليفي الغدي و, والتي تظهر الشبكات المدمجة اعتبارا من خطوط بيضاء سميكة وبقع بيضاء صلبة. شبكات الأنسجة الدهنية تظهر أرق بكثير, مع منطقة رمادية في جميع أنحاء. في اختبار, نموذج يلاحظ تصوير الثدي بالأشعة السينية جديدة ويتوقع فئة كثافة الأرجح.

تقييم المطابقة

وقد تم تنفيذ هذا النموذج في قسم تصوير الثدي في MGH. في سير العمل التقليدي, عند أخذ صورة بالأشعة للثدي, أن يتم إرسالها إلى محطة عمل أشعة للتقييم. يتم تثبيت نموذج الباحثين في جهاز منفصل التي تعترض بالاشعة قبل أن تصل إلى الأشعة, ويعين كل الماموجرام تصنيف الكثافة. عندما تنسحب الأشعة فوق تفحص عند محطات العمل الخاصة بهم, وأنها سوف نرى تصنيف للنموذج تعيين, التي ثم قبول أو رفض.

"يستغرق أقل من صورة في الثانية الواحدة ... [ويمكن أن يكون] تحجيم بسهولة وبتكلفة منخفضة في جميع أنحاء المستشفيات ". ويقول يالا.

على مدى 10,000 تصوير الثدي بالأشعة السينية في MGH من يناير الى مايو من هذا العام, نموذج يتحقق 94 اتفاق في المئة بين أطباء الأشعة في المستشفى في اختبار ثنائي - تحديد ما إذا كان الثدي كانت إما غير متجانسة وكثيفة, أو الدهنية ومتفرقة. في جميع الفئات الأربع BI-RADS, أنها مطابقة تقييمات الأشعة "في 90 نسبه مئويه. "MGH هو أكبر مركز تصوير الثدي مع اتفاق عال بين الأشعة, وهذه البينات ذات جودة عالية مكنتنا من تطوير نموذج قوي,"يقول يالا.

في اختبار العام باستخدام بيانات الأصلي, نموذج مطابقة التفسيرات خبير الإنسان الأصلية في 77 في المئة في أربع فئات BI-RADS و, في اختبارات الثنائية, يقابل التفسيرات في 87 نسبه مئويه.

وبالمقارنة مع نماذج التنبؤ التقليدية, استخدم الباحثون مقياس يسمى النتيجة كابا, أين 1 يشير إلى أن التوقعات تتفق في كل مرة, وأي شيء أقل يشير الحالات أقل من الاتفاقيات. عشرات كابا لنماذج تقييم كثافة التلقائي المتوفرة تجاريا يسجل كحد أقصى حول 0.6. في التطبيق السريري, سجل نموذج الباحثين 0.85 كابا النتيجة و, في اختبار, سجل 0.67. وهذا يعني أن النموذج يجعل التوقعات أفضل من النماذج التقليدية.

في تجربة إضافية, اختبر الباحثون اتفاق للنموذج مع إجماع من خمسة أطباء الأشعة MGH من 500 تصوير الثدي بالأشعة السينية اختبار عشوائي. والأشعة تعيين كثافة الثدي لتصوير الثدي بالأشعة السينية دون معرفة تقييم الأصلي, أو أقرانهم أو تقييمات للنموذج. في هذه التجربة, حقق نموذج على درجة كابا لل 0.78 مع الإجماع الأشعة.

مصدر:

HTTP://news.mit.edu, روب ماثيسون