Yapay Zekâ, Crohn Hastalığının Tekrarını Öngörebilir
The American Journal of Pathology'de araştırmacıların bildirdiğine göre bu yeni yapay zekâ, Crohn hastalığı nüksü olan ve olmayan hastaları doğru bir şekilde sınıflandıran cerrahi örneklerin histolojik görüntülerini analiz etmek için eğitilmiş bir derin öğrenme modeli.
Araştırmacılara göre, Amerika Birleşik Devletleri'nde 500 binden fazla kişide Crohn hastalığı var. Crohn hastalığı, sindirim sistemi astarına zarar veren kronik bir inflamatuar bağırsak hastalığıdır. Karın ağrısı, şiddetli ishal, bitkinlik, kilo kaybı ve yetersiz beslenme ile sonuçlanabilen sindirim sistemi iltihabına neden olabilir.
Birçok insan Crohn hastalığını tedavi etmek için ameliyata ihtiyaç duyar. Başarılı bir operasyondan sonra bile nüks sık görülür. Şimdi araştırmacılar, AI araçlarının Crohn hastalığının ameliyat sonrası nüksünü tahmin etmede son derece doğru olduğunu bildiriyorlar. Ayrıca tekrarlamayı subserozal yağ hücrelerinin histolojisi ve mast hücre infiltrasyonu ile ilişkilendirdi.
Araştırmacılar, insanların nasıl görselleştirdiğini simüle eden ve resimleri tanımlamak ve sınıflandırmak için eğitilen bir yapay zekâ (AI) aracı kullanarak, histolojik görüntüleri değerlendirerek Crohn hastalığının ameliyat sonrası nüksünü yüksek doğrulukla tahmin eden bir model oluşturdu. AI aracı ayrıca, hastalık nüksü olan ve olmayan bireyleri karşılaştırırken, adipoz hücrelerde önceden bilinmeyen farklılıkları ve subserozadaki veya bağırsağın dış kaplamasındaki mast hücre infiltrasyonunun derecesindeki önemli eşitsizlikleri de tanımladı. Elsevier'in Amerikan Patoloji Dergisi bulguları yayınladı.
Kronik inflamatuar bir gastrointestinal hastalık olan Crohn hastalığının 10 yıllık postoperatif semptomatik nüks oranının %40 olduğuna inanılmaktadır. Crohn hastalığı aktivitesini ve postoperatif nüksün varlığını ölçmek için puanlama yöntemleri olmasına rağmen, Crohn hastalığının geri dönüp dönmeyeceğini tahmin etmek için hiçbir puanlama sistemi tasarlanmamıştır.
Baş araştırmacılardan Takahiro Matsui, "Geçmişte AI kullanan histopatolojik görüntülerin analizinin çoğu habis tümörleri hedef almıştır. AI kullanarak histopatoloji görüntülerini analiz ederek çok çeşitli hastalıklar için klinik olarak yararlı bilgiler elde etmeyi amaçladık. Ameliyat sonrası nüksün klinik bir sorun olduğu Crohn hastalığına odaklandık.” dedi.
Araştırma, Ocak 2007 ile Temmuz 2018 arasında bağırsak rezeksiyonu uygulanan 68 Crohn hastasını içeriyordu. Ameliyattan sonraki iki yıl içinde ameliyat sonrası hastalık nüksü olup olmamasına göre iki gruba ayrıldılar. Her grup, biri eğitim ve diğeri bir AI modelinin doğrulanması için olmak üzere iki alt gruba ayrıldı. Cerrahi örneklerin tüm slayt resimleri, eğitim için karo görüntülere kırpıldı, cerrahi sonrası nüksün varlığı veya yokluğu için etiketlendi ve ardından görüntü sınıflandırmasını gerçekleştirmek için oluşturulmuş, ticari olarak mevcut bir AI modeli olan EfficientNet-b5 kullanılarak işlendi. Model, etiketlenmemiş fotoğraflarla test edildiğinde, bulgular, derin öğrenme modelinin etiketlenmemiş görüntüleri hastalık oluşumunun varlığına veya yokluğuna göre doğru bir şekilde sınıflandırdığını gösterdi.
Bunu takiben, makine öğrenimi algoritmasının tekrarlamayı doğru bir şekilde tahmin edebileceği alanları ve histolojik özellikleri belirlemek için tahmin ısı haritaları oluşturuldu. Fotoğraflarda bağırsak duvarının tüm katmanları gösterilmiştir. Isı haritaları, makine öğrenme algoritmasının subserozal yağ dokusu katmanını doğru bir şekilde tahmin ettiğini ortaya koydu. Bununla birlikte, model, mukozal ve uygun kas tabakaları gibi diğer bölgelerde daha az kesindi. En yüksek doğru tahminlere sahip görüntüler, yinelenmeme ve yineleme testi veri kümelerinden alınmıştır. En büyük tahmin sonuçlarına sahip fotoğrafların hepsinde yağ dokusu vardı.
Makine öğrenimi modeli, subserozal doku görüntülerinden doğru tahminler elde ettiğinden, araştırmacılar subserozal adipoz hücre morfolojilerinin tekrarlayan ve tekrarlamayan gruplar arasında farklılık gösterdiğini varsaydılar. Nüks grubundaki yağ hücreleri, nüks etmeyen gruptakilere göre önemli ölçüde daha küçük hücre boyutuna, daha yüksek düzleşmeye ve daha küçük merkezden merkeze hücre mesafesi değerlerine sahipti.
Dr. Matsui ve Dr. Morii, “'Adiposit küçülmesi' olarak tanımlanan bu özellikler, Crohn hastalığının tekrarlaması ile ilişkili önemli histolojik özelliklerdir” dedi.
Araştırmacılar ayrıca iki grup arasındaki adiposit morfolojisindeki farklılıkların dokudaki bir dereceye kadar veya türdeki inflamatuar durumla ilişkili olduğunu varsaydılar. Nüks grubunda, subserozal yağ dokusunu infiltre eden önemli ölçüde daha yüksek sayıda mast hücresi olduğunu bulmuşlardır; bu, hücrelerin Crohn hastalığının tekrarlaması ve “adiposit büzülmesi” fenomeni ile ilişkili olduğunu gösterir.
Araştırmacıların bilgisine göre, bu bulgular Crohn hastalığının postoperatif nüksünü subserozal yağ hücrelerinin histolojisi ve mast hücre infiltrasyonu ile ilişkilendiren ilk bulgulardır. Dr. Matsui ve Dr. Morii, “Bulgularımız, postoperatif Crohn hastalığı olan hastaların prognozuna göre sınıflandırmayı mümkün kılıyor. Biyolojik ilaçlar da dahil olmak üzere birçok ilaç, Crohn hastalığının tekrarını önlemek için kullanılıyor ve uygun sınıflandırma, yüksek riskli hastaların daha yoğun ve başarılı tedavisini sağlayabilir.” şeklinde aktardılar.
Makale:ajp.amjpathol.org