Sztuczna inteligencja diagnozuje zwyrodnienie stawów

fot. pixabay

Naukowcy z Uniwersytetu Pittsburskiego oraz Uniwersytetu Carnegiego-Mellona stworzyli algorytm uczenia maszynowego, który jest w stanie wykryć subtelne oznaki choroby zwyrodnieniowej stawów na skanie MRI wykonanym na wiele lat wcześniej zanim wystąpią jakiekolwiek objawy schorzenia.

Tego typu oznaki są zbyt abstrakcyjne, by można je było zarejestrować okiem wyszkolonego radiologa. Dzięki podejściu predykcyjnemu pacjenci mogliby pewnego dnia być leczeni lekami zapobiegawczymi zamiast poddawać się operacji wymiany stawu.

- Złotym standardem w diagnozowaniu zapalenia stawów jest diagnostyka rentgenowska. Wraz z pogarszaniem się stanu chrząstki zmniejsza się przestrzeń pomiędzy kośćmi - powiedział współautor badania, dr n. ned. Kenneth Urish, profesor nadzwyczajny chirurgii ortopedycznej z Uniwersytetu Pittsburskiego - Problem polega na tym, że kiedy na zdjęciu rentgenowskim widoczne jest zapalenie, choroba już postępuje. O wiele łatwiej jest zapobiec rozpadowi chrząstki, niż próbować pobudzić ją do wzrostu.

Obecnie podstawowym sposobem leczenia tego schorzenia choroby zwyrodnieniowej stawów jest ich wymiana. Stan ten jest tak powszechny, że wymiana stawu kolanowego jest najczęstszą operacją w Stanach Zjednoczonych u osób powyżej 45. roku życia.

W trakcie badań naukowcy przyjrzeli się skanom MRI kolana w ramach inicjatywy, podczas której przez siedem lat obserwowano tysiące ludzi, aby dowiedzieć się, w jaki sposób rozwija się schorzenie. Badacze skoncentrowali się na podgrupie pacjentów, którzy mieli niewiele oznak uszkodzenia chrząstki na początku procesu zbierania danych.

Z perspektywy czasu wiemy teraz, u którego z tych uczestników rozwinął się artretyzm, a u którego nie. Komputer może wykorzystać te informacje do nauczenia się subtelnych wzorców widocznych na skanach MRI osób bezobjawowych, które pozwolą przewidzieć ryzyko wystąpienia zapalenia kości i stawów.

- Kiedy lekarze patrzą na obrazy chrząstki stawowej, nie są w stanie odnaleźć wzorca choroby na tak wczesnym etapie. Nie oznacza to jednak, że takiego wzorca nie ma lecz to, że nie można go dostrzec za pomocą konwencjonalnych narzędzi - powiedział główny autor badań, dr n. med. Shinjini Kundu. Aby zweryfikować to podejście, naukowiec wyszkolił model SI na podzbiorze danych MRI kolana, a następnie przetestował go na pacjentach, których nigdy wcześniej nie widział.

Algorytm przewidział chorobę zwyrodnieniową stawów z 78-procentową dokładnością na podstawie MRI wykonanych trzy lata przed wystąpieniem objawów. Obecnie nie ma leków, które zapobiegają rozwojowi przedobjawowej choroby zwyrodnieniowej, chociaż istnieje kilka bardzo skutecznych medykamentów, które mogą hamować rozwój pokrewnego reumatoidalnego zapalenia stawów. Celem jest opracowanie podobnych rodzajów kuracji pozwalających na walkę z chorobą zwyrodnieniową.

(rr)