Tutkimus

Laaja kansainvälinen tutkimus osoittaa tekoälyn diagnosoivan eturauhassyöpiä tarkasti

syöpälaboratorion laite
Turun ja Tampereen yliopistojen tutkijoita osallistui yhdessä muun muassa Karoliinisen instituutin sekä Radboud University Medical Centerin kanssa laajaan kansainväliseen validointitutkimukseen, jossa selvitettiin tekoälyn käyttöä eturauhassyövän diagnostisessa määrityksessä. Tutkimus osoittaa tekoälyjärjestelmien tunnistavan ja gradeeraavan eturauhassyövät eri maista peräisin olevista näyteaineistoista patologien tarkkuudella. Tutkijoiden mukaan tulokset viittaavat siihen, että tekoälyjärjestelmät soveltuvat eturauhassyövän diagnostiikan tukityökaluksi vastuullisesti käytettynä.

Kansainvälinen validointitutkimus toteutettiin avoimena PANDA -data-analyysikilpailuna. Kilpailu kesti kolmen kuukauden ajan ja siihen osallistui yli 1000 tekoälyasiantuntijaa ympäri maailmaa tavoitteenaan kehittää tekoälyyn perustuvia laskennallisia järjestelmiä eturauhassyövän tarkkaan gradeeraukseen, eli syövän erilaistumisasteen arviointiin.

– Vain kymmenen päivän sisällä kilpailun aloittamisesta, osallistujien kehittämät algoritmit saavuttivat patologien tarkkuuden. PANDA-kilpailun järjestäminen osoitti, miten avoin data-analyysikilpailu ja tekoälyn hyödyntäminen voivat vauhdittaa terveydenhuollon haasteiden ratkaisua, sanoo kilpailua järjestäneen Karoliinisen instituutin tutkija Kimmo Kartasalo.

Eturauhassyövän hoitopäätökset joudutaan toisinaan tekemään epävarman tiedon perusteella, sillä patologit saattavat haastavissa diagnostisissa tapauksissa päätyä eri johtopäätöksiin kudosnäytteen perusteella. Tutkijat uskovat tekoälyn käytöllä olevan suuri potentiaali diagnostisen määrityksen toistettavuuden parantamisessa eri patologien välillä, ja sitä kautta tekoälyn avulla voidaan parantaa patologien tekemän määrityksen luotettavuutta.

Tarkka diagnostiikka

Turun ja Tampereen yliopistoissa toimiva tutkimusryhmä on aiemmissa kansainvälisissä tutkimuksissa osoittanut, että tekoälyjärjestelmät kykenevät tunnistamaan kudosnäytteissä olevan syövän, arvioimaan biopsialeikkeellä olevan syöpäkudoksen määrän ja gradeeraamaan eturauhassyövän haitallisuusasteen kansainvälisen asiantuntijapaneelin tarkkuudella.

Terveydenhuollon käyttöön tarkoitetun tekoälyjärjestelmän hyödyntämiseen liittyy kuitenkin riski heikosta yleistyvyydestä otettaessa järjestelmä käyttöön eri sairaalasta peräisin olevilla näytteillä.

– Tutkimuksessa ja PANDA-kilpailussa saadut tulokset osoittavat ensimmäistä kertaa tekoälyn pystyvän diagnosoimaan ja gradeeraamaan eturauhassyöpiä asiantuntijapatologien tasoisella tarkkuudella kansainvälisessä tutkimusasetelmassa, sanoo tutkimuksen seniorikirjoittajiin kuulunut Pekka Ruusuvuori, Turun yliopiston apulaisprofessori ja Tampereen yliopiston dosentti.

— Tutkimuksemme osoittaa avoimen kansainvälisen yhteistyön voiman: tuomalla yhteen mittavat näyteaineistot ja maailmanlaajuinen kehittäjäjoukko, saavutettiin nopeasti merkittävä kehitys menetelmien tarkkuudessa. Seuraava askel on saada tekoälyjärjestelmät rutiinikäyttöön potilaiden hoidossa, Ruusuvuori kertoo.

Tekoäly ei korvaa ihmisasiantuntijaa

Tekoälyyn perustuva eturauhassyövän biopsianäytteiden analysointi tarjoaa mahdollisuuden diagnostiikan laadun parantamiseen ja potilaiden hoidon yhdenmukaistamiseen alhaisemmilla kustannuksilla.

– Tekoälyn ei ole tarkoitus korvata ihmistä päätöksenteossa, vaan toimia varmistavana apuvälineenä, jotta syöpätapauksia ei jäisi havaitsematta ja jotta määritys yhdenmukaistuu. Tekoäly mahdollistaisi diagnostiikan myös alueilla, joilta patologian osaaminen puuttuu kokonaan, sanoo Ruusuvuori.

Tutkimuksessa esitellyt tekoälyjärjestelmät tunnistivat vain yleisimmän eturauhassyöpätyypin ja määritys perustui vain yksittäisiin biopsianäytteisiin, kun taas kliinisessä työssä käytetään useita biopsianäytteitä jokaisesta potilaasta. Jatkotutkimuksiin tulee sisällyttää laajempi kirjo syövän määrityksen kannalta haastavia biopsioita ja näytejoukkoja useammasta maasta ja laajemmalta demografiselta taustalta.

Tutkimus toteutettin yhteistyössä Karoliinisen instituutin (Ruotsi), Radboud University Medical Centerin (Alankomaat), Google Healthin (USA), ja Turun ja  Tampereen yliopistojen välillä. Tutkimuksen osarahoittajiin kuuluivat muun muassa Suomen Akatemia ja Syöpäsäätiö, ja osa tutkimuksesta suoritettiin hyödyntäen CSC – Tieteen tietotekniikan keskuksen järjestelmiä.

Useilla tutkimukseen osallistuneilla tutkijoilla on kaupallisia yhteyksiä ja patentteja eturauhassyövän diagnostiikkaan tai tekoälyyn perustuvaan lääketieteelliseen kuva-analyysiin liittyen. Tiedot mahdollisiin intressiristiriitoihin liittyen löytyvät tutkimuksen esittelevästä tieteellisestä artikkelista.

Faktoja eturauhassyövästä:

•    Eturauhassyöpä on Suomessa miesten yleisin syöpä.
•    Vuosittain Euroopassa ja Yhdysvalloissa tutkitaan yli 20 miljoonaa eturauhassyöpänäytettä.
•    Maailmanlaajuisesti patologeista on pula, ja monissa kehittyvissä maissa patologeja on noin yksi miljoonaa asukasta kohden.
•    Eturauhassyövän objektiivisen ja toistettavan määrityksen vaikeus kudosnäytteistä muodostaa pullonkaulan eturauhassyövän kuolleisuuden vähentämisessä.

Tutkimusartikkeli Artificial Intelligence for Diagnosis and Gleason Grading of Prostate Cancer: the PANDA challenge on julkaistu Nature Medicine -lehdessä
https://doi.org/10.1038/s41591-021-01620-2

Lisätietoja:
Pekka Ruusuvuori, apulaisprofessori, Biolääketieteen laitos, Turun yliopisto
ja dosentti, Lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunta, Tampereen yliopisto, pekka.ruusuvuori [at] utu.fi
 

 

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset