Учените комбинират AI, 3D изображения на тъкани, за да идентифицират агресивен рак на простатата

Newswise – КЛИВЛАНД – Изследователи от университета Case Western Reserve и Университета на Вашингтон очакват да получат ценни нови прозрения за силно агресивния рак на простатата чрез комбиниране на диагностични изображения, задвижвани от изкуствен интелект (AI) с триизмерни (3D) изображения на тъкани.

Това ново сътрудничество с AI-3D ще осигури невиждан досега, разширен изглед и разбиране на раковите клетки на простатата, което стана възможно чрез нов подход, наречен „микроскопия с лек лист“, казаха изследователите.

Ракът на простатата е най-често срещаният некожен рак в Съединените щати. Един от всеки осем мъже в страната ще бъде диагностициран с рак на простатата през живота си, а един на всеки 40 ще умре от болестта, според фондацията за рак на простатата.

Анант Мадабхуши, директор на Центъра за компютърни изображения и персонализирана диагностика в Case Western Reserve, и Джонатан Лиу, професор по машинно инженерство и биоинженерство във Вашингтонския университет (UW), са сълидери в новата работа и ще разделят финансирането. Националният институт по рака (NCI), част от Националния институт по здравеопазване, подкрепя изследването с петгодишна безвъзмездна помощ от 3,13 милиона долара.

„Това е безпрецедентно съчетаване на двете най-мощни технологии в тази област“, ​​каза Мадабхуши, също професор по биомедицинско инженерство в Института Донъл в Инженерното училище Case. „Ще вземем ИИ, който сме разработили, и за първи път ще можем да го приложим към 3D тъканни изображения, в които Вашингтонският университет превъзхожда – и ще получим фини, детайлни детайли.“

Лиу каза, че сътрудничеството с лабораторията на Madabhushi в Case Western Reserve е „очевиден и идеален избор, тъй като разработването на обясними AI методи ще улесни клиничното приемане на нова технология за изображения като нашата“.

Идентифициране на агресивен рак

Надяваме се, че тази фина подробност ще разкрие още повече информация за това как да идентифицираме кои случаи на рак на простатата ще бъдат по-агресивни при пациентите, каза Мадабхуши.

Знаейки, че това може да помогне на клиницистите да определят кой ще се възползва от операция или лъчева терапия – и кои пациенти могат да бъдат активно наблюдавани вместо това, каза той.

Освен това изследването на рака на простатата може да положи основите за разработване на така наречените „патомично-базирани класификатори“ на изхода на заболяването за множество други видове рак, каза Мадабхуши.

Патомиката се отнася до прилагането на компютърно зрение и AI за извличане на голям брой характеристики от тъканни изображения с помощта на алгоритми за характеризиране на данни. След това характеристиките могат да помогнат за разкриването на тумори и други характеристики, обикновено невидими с просто око.

Лабораторията на Madabhushi, създадена през 2012 г., се превърна в световен лидер в областта, специализирана в откриването, диагностиката и характеризирането на различни видове рак и други заболявания чрез комбиниране на медицински изображения, машинно обучение и AI.

Досега това машинно обучение беше фокусирано изцяло върху двуизмерни изображения.

„Вярваме, че ще можем да обучим нашия AI да разпитва 3D изображения на тъкани със същия успех, който постигнахме с двуизмерните изображения“, каза Мадабхуши. “Но има толкова много нови възможности за намиране на нова информация в 3D.”

Как се вписва 3D

Лиу и неговият екип разработиха нов, неразрушителен метод, който изобразява цели 3D биопсии вместо само парче. Тази техника предоставя изображения на тъканта в пълен изглед и подобрени прогнози за това дали пациентът е имал агресивен рак.

„С успеха на нашите отворени технологии за микроскопия със светлинен лист, очевидно следващото предизвикателство за преодоляване беше обработката и анализирането на масивните богати на функции 3D набори от данни, които генерирахме от клинични проби“, каза Лиу. Той каза, че сътрудничеството с лабораторията на Madabhushi в Case Western Reserve е „очевиден и идеален избор, тъй като разработването на обясними AI методи ще улесни клиничното приемане на нова технология за изображения като нашата“.

„Това (грант) ще ни помогне да разширим съществуващото си сътрудничество, за да демонстрираме, че изчислителната 3D патология може да подобри критичните решения за лечение на различни популации мъже с рак на простатата“, каза Лиу.

3D изображенията, разбира се, предоставят повече информация от 2D изображение. В този случай това означава подробности за сложната дървовидна структура на жлезите в цялата тъкан.

Напредъкът в 3D технологията направени от Лиу, са описани подробно в статия, публикувана през декември 2021 г. в списанието Изследване на рака. Мадабуши и трима други от Case Western Reserve допринесоха за академичната статия.

В Изследователите на UW съобщават в този документ, че 3D функциите улесниха компютъра да идентифицира при кои пациенти е по-вероятно да се завърне рак в рамките на пет години.

Лиу каза в новинарски блог на UW, че тази „неразрушителна 3D патология“ ще става все по-ценна при вземането на клинични решения, като например кои пациенти ще се нуждаят от по-агресивно лечение или ще реагират на определени лекарства.

Тази нова субсидия от NCI допълва работата, поддържана в текуща безвъзмездна помощ от Министерството на отбраната на САЩ воден от Мадабхуши, с Лиу като сътрудник. Този проект съчетава AI и технология за 3D изобразяване на тъкани, базирана на леки листове, за изследване на здравните различия при рак на простатата.

###

Case Western Reserve University е една от водещите частни изследователски институции в страната. Разположени в Кливланд, ние предлагаме уникална комбинация от перспективни образователни възможности във вдъхновяваща културна среда. Нашите водещи преподаватели се занимават с преподаване и научни изследвания в съвместна, практическа среда. Нашите национално признати програми включват изкуства и науки, дентална медицина, инженерство, право, мениджмънт, медицина, медицински сестри и социална работа. Около 5800 студенти и 6300 завършили студенти съставляват нашата студентска група. Посетете case.edu да видим как Case Western Reserve мисли отвъд възможното.

.