تشخیص بیماری‌های پنهان با تحلیل هوش مصنوعی تصاویر پزشکی

استفاده از اسکن‌های سی‌تی برای شناسایی بیماری‌های قلبی

با کمک یک ابزار هوش مصنوعی، اسکن‌های توموگرافی کامپیوتری (CT) که در ابتدا برای شناسایی تومورها، خون‌ریزی یا عفونت‌ها انجام شده بودند، همچنین تجمع کلسیم در شریان‌ها را نشان دادند که نشانه‌ای از وخامت بیماری‌های قلبی عروقی است. این نتیجه یک مطالعه جدید است که توسط محققان دانشگاه NYU Langone Health انجام شده و نمونه‌ای از روند جدیدی به نام “غربالگری فرصت‌طلبانه” است. در این روش، رادیولوژیست‌ها تصاویر پزشکی موجود را برای تشخیص بیماری‌هایی فراتر از آنچه که اسکن در ابتدا برای آن طراحی شده بود، دوباره مورد استفاده قرار می‌دهند.

این مطالعه در تاریخ ۴ دسامبر در جلسه سالانه انجمن رادیولوژیک آمریکای شمالی (RSNA) در شیکاگو ارائه شد و شامل تجزیه و تحلیل مجدد یک دسته بزرگ از اسکن‌های شکمی بود که به دلایل مختلف انجام شده بودند تا بخشی از آئورت، شریان اصلی که از قلب به بخشی از شکم می‌رسد، را بررسی کنند. محققان با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از اسکن‌های معمولی، از هوش مصنوعی برای اندازه‌گیری میزان کلسیم آئورت، تعیین یک نمره استاندارد برای سطح کلسیم‌سازی و استفاده از آن برای پیش‌بینی خطر وقوع یک رویداد قلبی عروقی عمده، از جمله انسداد عروق (سکته قلبی)، بهره بردند.

مریم برادلا، محقق ارشد این مطالعه و استاد رادیولوژی در دانشگاه NYU Grossman School of Medicine، گفت: “به جای اتکا به اسکن‌های سی‌تی اختصاصی شریان‌های کرونری که نادر و همیشه تحت پوشش بیمه نیستند، ما به دنبال استفاده از هوش مصنوعی برای کمک به غربالگری اسکن‌های شکمی هستیم که به دلایل مختلف انجام می‌شوند تا به‌طور فرصت‌طلبانه بیماری‌های قلبی را بیشتر و زودتر شناسایی کنیم.”

تحلیل اسکن‌های شکمی و پیش‌بینی خطرات قلبی

به‌طور خاص، محققان به بررسی ۳۶۶۲ اسکن سی‌تی بین سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۳ از مردان و زنان مسن‌تر در منطقه نیویورک پرداختند، جایی که همان بیماران هم اسکن شکمی (که بخشی از آئورت را ثبت کرده بود) و هم اسکن سی‌تی اختصاصی شریان‌های کرونری داشتند. محققان دریافتند که اندازه‌گیری میزان کلسیم در آئورت با استفاده از هوش مصنوعی در اسکن‌های شکمی که به دلایل دیگر انجام شده بودند، به تیم این امکان را داد تا به‌طور دقیق کلسیم‌سازی در شریان‌های کرونری همان فرد و خطر وقوع رویدادهای عمده قلبی عروقی آن فرد را پیش‌بینی کنند.

این نتیجه، به گفته نویسندگان، نشان می‌دهد که تنها اسکن شکمی می‌تواند برای پیش‌بینی سکته‌های قلبی یا سایر رویدادهای قلبی عروقی مورد استفاده قرار گیرد. افرادی که دارای کلسیم‌سازی در شریان آئورت بودند، پس از سه سال نظارت، ۲.۲ برابر بیشتر احتمال داشت که دچار سکته قلبی عمده یا انسداد عروق مغزی شوند یا نیاز به انجام اقداماتی برای بازگرداندن جریان خون به قلب داشته باشند، که واقعاً برای ۳۲۴ شرکت‌کننده در مطالعه اتفاق افتاد.

نتایج جدید در تشخیص پوکی استخوان و تجمع کلسیم شریانی

این مطالعه همچنین نشان داد که ۲۹ درصد از شرکت‌کنندگان در تحقیق که قبلاً تصور می‌شد هیچ تجمع کلسیمی ندارند، نشانه‌های اولیه‌ای از تجمع کلسیم شریانی را نشان داده‌اند. این یافته جدید از نتایج یک مطالعه قبلی که در سپتامبر در مجله Bone منتشر شده بود، حمایت می‌کند. این مطالعه به بررسی استفاده از غربالگری فرصت‌طلبانه در تشخیص از دست دادن استخوان، که به آن پوکی استخوان نیز گفته می‌شود، پرداخته است.

در مطالعه قبلی، که با کمک یک الگوریتم هوش مصنوعی کاملاً خودکار انجام شد، دکتر برادللا و تیمش از بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشکده پزشکی هاروارد یک تحلیل ثانویه از اسکن‌های سی‌تی انجام شده به عنوان بخشی از غربالگری سرطان ریه در ۳۷۰۸ بیمار، عمدتاً افراد مسن و سیگاری سابق و فعلی، انجام دادند. با تجزیه و تحلیل اسکن‌هایی که برای بررسی ریه‌ها انجام شده بود، اما همچنین تصاویری از استخوان‌های نزدیک را ثبت می‌کردند، محققان نشانه‌های شدید از دست دادن استخوان را در میان تمام نژادها و درآمدها در هر دو جنسیت یافتند.

پوکی استخوان، که در جمعیت عمومی و به‌ویژه در گروه‌های اقلیت نژادی به‌طور کم‌تشخیص داده می‌شود، طبق گزارش تیم تحقیق، در ۳۸ درصد از سیاه‌پوستان، ۵۵ درصد از آسیایی‌ها، ۵۶ درصد از هیسپانیک‌ها و ۷۲ درصد از سفیدپوستان شناسایی شده وجود داشت. همچنین، ابزار غربالگری فرصت‌طلبانه نسبت‌های بالایی از چربی بدن، سخت شدن شریان‌ها و کبد چرب را شناسایی کرد که همگی به از دست دادن استخوان مرتبط هستند.

دکتر برادللا گفت: “تحقیقات ما نشان می‌دهد که غربالگری فرصت‌طلبانه می‌تواند به تشخیص و درمان پوکی استخوان در گروه‌های آسیب‌پذیر که در معرض خطر بیشتری از این بیماری هستند، به‌ویژه سالمندان و افرادی که سیگار می‌کشند، کمک کند.” او افزود: “این کار پایه‌گذاری برای استفاده از غربالگری فرصت‌طلبانه به منظور رفع کمبود دسترسی به پیشگیری از پوکی استخوان و بیماری‌های قلبی، همچنین غربالگری برای سرطان و دیابت را فراهم می‌کند.”

با این حال، او اشاره کرد که تحقیقات بیشتری لازم است تا مشخص شود آیا داده‌ها و تحلیل‌های تصویربرداری شناسایی زودهنگام کافی از افرادی که در معرض خطر بیماری‌های عروق کرونر یا پوکی استخوان هستند، ارائه می‌دهند تا درمان‌ها بتوانند به کاهش بیماری و مرگ و میر کمک کنند.

حمایت مالی برای مطالعه تجمع کلسیم آئورت از سوی مؤسسات ملی بهداشت با کمک‌های مالی UL1TR001445، R35HL144993، R01AG065330 و R01LM013344 تأمین شده است. همچنین، حمایت مالی برای مطالعه پوکی استخوان از سوی کمک مالی K24DK109940 مؤسسات ملی بهداشت فراهم شده است.

علاوه بر دکتر برادللا، دیگر محققان NYU Langone که در این مطالعه در RSNA ارائه کردند، شامل همکار تحقیقاتی دکتر جفری برگر، دکتر سوتریوس گیفتوپولوس، دکتر باری دین، دکتر ادواردو ایتوراته، دکتر مایکل رکت و دکتر جودی ژونگ هستند. یکی دیگر از همکاران تحقیقاتی، مالت وسترهوف، در Visage Imaging GmbH در برلین، آلمان است. دیگر همکاران تحقیقاتی در مطالعه پوکی استخوان شامل دکتر فلوریان هابر، کاترین بونل و دکتر افرن فلورس در بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشکده پزشکی هاروارد در بوستون؛ دکتر پری پیکهارت در دانشگاه ویسکانسین در مدیسون؛ و دکتر رونالد سامرز در مرکز بالینی مؤسسات ملی بهداشت در بتسدا، مریلند هستند.