L’AI Tool Legge i Tumori Cerebrali Durante l’Intervento Chirurgico per Aiutare a Guidare le Decisioni
L'AI Tool legge i tumori cerebrali durante l'intervento chirurgico per guidare le decisioni.
Gli scienziati hanno sviluppato uno strumento di intelligenza artificiale (IA) in grado di decifrare il codice genetico di un tumore cerebrale in tempo reale, durante un intervento chirurgico – un progresso che, affermano, potrebbe accelerare la diagnosi e personalizzare il trattamento dei pazienti.
I ricercatori hanno addestrato lo strumento di intelligenza artificiale a riconoscere le diverse caratteristiche genetiche dei gliomi, un gruppo di tumori che costituiscono la forma più comune di cancro al cervello negli adulti.
Tuttavia, non tutti i gliomi sono uguali. La maggior parte delle persone viene diagnosticata con uno dei tre sottotipi che hanno caratteristiche genetiche diverse – e, in modo critico, diversi gradi di aggressività e opzioni di trattamento.
Al momento attuale, i medici chiamati patologi possono analizzare i gliomi per quei marcatori genetici, in quello che è noto come diagnosi molecolare. Ma il processo richiede giorni o settimane, ha detto il dott. Kun-Hsing Yu, il ricercatore principale del nuovo studio.
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In contrasto, lo strumento di intelligenza artificiale che il suo team sta sviluppando può consentire una diagnosi molecolare in 10-15 minuti. Ciò significa che potrebbe essere fatto durante un intervento chirurgico, secondo Yu, professore associato di informatica biomedica presso la Harvard Medical School di Boston.
La tecnologia, chiamata CHARM, sembra anche molto accurata. Quando il team di Yu l’ha testata con campioni di glioma che non aveva mai “visto” prima, lo strumento di intelligenza artificiale era accurato al 93% nel distinguere i tre diversi sottotipi molecolari.
Essere in grado di fare tali distinzioni in sala operatoria è fondamentale, hanno affermato Yu e altri esperti, perché potrebbe cambiare il modo in cui un paziente viene trattato.
Alcuni gliomi sono meno aggressivi e i chirurghi possono essere più conservativi nella rimozione del tessuto cerebrale – il che può ridurre al minimo gli effetti collaterali.
Altri gliomi, come il glioblastoma, sono altamente aggressivi. Quindi i chirurghi cercheranno di rimuovere il più possibile il cancro e talvolta impiantare “wafer” di farmaci chemioterapici a rilascio lento direttamente nel cervello.
“Questa tecnologia innovativa ha il potenziale per guidare le decisioni chirurgiche fornendo una diagnosi molecolare in tempo reale durante gli interventi chirurgici per i tumori cerebrali”, ha detto Atique Ahmed, professore associato di neurochirurgia presso la Northwestern University Feinberg School of Medicine di Chicago.
Ahmed, che non ha partecipato allo studio, ha definito l’accuratezza del 93% dello strumento “impressionante”, ma ha sottolineato che può essere migliorata.
“È importante ricordare che il 7% di imprecisione non è solo un numero”, ha detto. “Rappresenta pazienti con malattie molto aggressive che potrebbero beneficiare molto di diagnosi più precise.”
Yu ha concordato sul fatto che le prestazioni possono essere ulteriormente migliorate e che CHARM non è ancora pronto per il grande pubblico. Deve essere testato in ambienti reali, ha detto, e ottenere l’approvazione della Food and Drug Administration degli Stati Uniti.
I ricercatori stanno collaborando con diversi ospedali in diverse parti del mondo per testare CHARM in un contesto reale.
L’interesse nell’utilizzo dell’intelligenza artificiale nelle diagnosi mediche è esploso negli ultimi anni. Si spera che gli algoritmi di intelligenza artificiale assistano gli specialisti nell’analisi delle immagini – come mammogrammi o tomografie computerizzate, ad esempio – per ottenere una diagnosi più rapida e accurata.
Nessuno vuole sostituire i medici, ha sottolineato Yu. “Vogliamo usare l’IA come strumento”.
CHARM è un acronimo molto più memorabile per Cryosection Histopathology Assessment and Review Machine. Il team di Yu ha sviluppato lo strumento utilizzando oltre 2.300 campioni di tumori congelati provenienti da 1.524 pazienti trattati per glioma presso vari ospedali negli Stati Uniti.
Il lavoro, descritto online il 7 luglio nella rivista Med, non è l’unico sforzo per migliorare la diagnosi del glioma utilizzando l’intelligenza artificiale.
Altri strumenti sono in studio, tra cui uno chiamato DeepGlioma. Il dott. Daniel Orringer, neurochirurgo presso il Perlmutter Cancer Center della NYU Langone a New York, è uno dei ricercatori di quel progetto.
Ha affermato che al momento attuale, la diagnosi molecolare del glioma non solo richiede tempo ed è costosa, ma non è disponibile in tutti gli ospedali in cui vengono trattati i pazienti. L’intelligenza artificiale ha il potenziale per “democratizzare i test molecolari”, ha detto Orringer.
CHARM, ha detto, è “particolarmente interessante” in questo senso, perché potrebbe essere utilizzato in ultima analisi in qualsiasi ospedale che abbia la capacità di digitalizzare le diapositive di istologia (immagini microscopiche dei campioni tumorali dei pazienti).
Yu ha fatto un punto simile. Gli altri strumenti di intelligenza artificiale in fase di sviluppo per il glioma richiedono un tipo speciale di microscopio che non è disponibile in tutti gli ospedali, neanche nei paesi ricchi, figuriamoci nel mondo in via di sviluppo, ha detto.
E sebbene lo studio attuale si sia concentrato sul glioma, Yu ha detto che CHARM potrebbe essere addestrato per aiutare nella diagnosi di altri tipi di tumori cerebrali.
Ahmed ha definito quella potenzialità “versatilità” promettente.
“Lo sviluppo di CHARM rappresenta un notevole passo avanti nella ricerca di una diagnosi molecolare precisa e rapida durante le operazioni per i tumori cerebrali”, ha detto.
Ulteriori informazioni
L’American Brain Tumor Association offre ulteriori informazioni sul glioma.
FONTI: Kun-Hsing Yu, MD, PhD, professore assistente di informatica biomedica, Harvard Medical School, Boston; Atique Ahmed, PhD, professore associato di chirurgia neurologica, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago; Daniel Orringer, MD, neurochirurgo, Perlmutter Cancer Center, NYU Langone, professore associato di neurochirurgia, NYU Grossman School of Medicine, New York City; Med, 7 luglio 2023, online
