طرق الكشف عن مرض السرطان من خلال الذكاء الاصطناعي

تركّز الرعاية الصحية على البيانات الضخمة التي تساهم في الكشف المبكر عن الأمراض، وتساعد الأطباء المتخصّصين في مجال الأورام بصنع القرار والتنبّؤ بتطوّرها. وتعمل استراتيجيات الكشف عن السرطان باستخدام الذكاء الاصطناعي على تحويل الصور إلى بيانات ما يتيح تشخيصًا دقيقًا للغاية في مرحلةٍ مبكرة؛ وهذا ضروري لعلاج بعض الأنواع مثل سرطان الثدي.

وقد أظهر الذكاء الاصطناعي أداءً مبشّرًا في مراكز أبحاث السرطان، وذلك بفضل المعلومات الرقمية. فمع التوافر السريع للبيانات المتعددة، يمكن الحصول على معلوماتٍ حول أورام مختلفة من السرطان. ويكمن الغرض الرئيسي من قواعد البيانات حول السرطان، في جمع البيانات ومشاركتها مع مراكز بحثية أخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن لقاعدة البيانات العامة لبحوث السرطان المستخدَمة على نطاقٍ واسع والمعروفة بإسم مشروع “أطلس جينوم السرطان” (TCGA) تغطية أكثر من 30 نوع من أمراض السرطان، وإنتاج العديد من أنواع البيانات والموارد. كما تعمل أجهزة الحواسيب العالية الأداء بما في ذلك وحدات معالجات الرسومات (GPU) على تمكين قدرات كشف الذكاء الاصطناعي لهذا المرض؛ وبذلك، يمكن لهذه التقنية معالجة كمياتٍ كبيرة من البيانات والتعامل معها، ووصفها بكفاءةٍ لا يستطيع البشر القيام بها. غير أنّ الذكاء الاصطناعي في هذا المضمار لا يزال في بدايته، رغم دخول عددٍ قليل من التطبيقات في الاستخدام العملي.

1- الحاجة للذكاء الاصطناعي

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية تتزايد حالات الإصابة بالسرطان حول العالم. ومن المتوقع أن ترتفع حالات التشخيص به بنسبة 70% لتصل إلى 22 مليون مصاب في العقدين المقبلين من 14 مليونًا. كما أن حالة وفاة واحدة من كل ست حالات تموت بسبب هذا المرض حول العالم. وفي عام 2020، تمّ تسجيل ما يقرب من 19.3 مليون حالة على مستوى العالم، وفقد قرابة 10 ملايين حياتهم بسببه. لذلك، يعدّ إيجاد طريقة لتشخيص وعلاج السرطان في مرحلةٍ مبكرة مسألة ليست سهلة. إنّ اكتشاف الأورام من خلال الذكاء الاصطناعي قد يقلّل بشكلٍ كبيرٍ أعباء العلاج للعديد من المرضى الذين لا يتحمّلونها.

2- الذكاء الاصطناعي وكشف السرطان

⦿ التنبّؤ

تساعد تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلّم الآلي في التنبؤ بأورام مرض السرطان. ويسمح ذلك لأخصائيي الأورام بفحص المصابين بشكلٍ صحيح، وعلاجهم على الفور إذا لزم الأمر. وقد اختبرت عالمة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قوة الذكاء الاصطناعي في اكتشاف السرطان، حيث درس فريقها اكتشاف سرطان الثدي لدى سيدة قبل ظهور أيّ أعراضٍ ملموسة حتى. وقام الفريق بجمع أكثر من 89000 من صور الأشعة لأكثر من 40.000 امرأة طوال 4 سنوات. بعد ذلك، تمّ تدريب خوارزمية التعلّم الآلي على هذه الصور. وقد تمكّن النظام من تصنيف 30% من النساء المصابات بأورام الثدي كمجموعةٍ معرّضة بشدة لاحتمالية الإصابة بالسرطان في المستقبل.

⦿ التصوير الطبي

يعدّ اكتشاف السرطان وتحديد أنواع الأورام من بين العديد من تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التصوير الطبي. وفي العام الماضي وافقت إدارة الغذاء والدواء الأميركية على نظامٍ قائم على الذكاء الاصطناعي هو “Paige Prostate” قادرٌ على اكتشاف سرطان البروستاتا. حيث قام الباحثون بفحص ما يفوق 500 صورة لخزعة البروستاتا للتحقق من أعراض الورم، ووجدوا أنّ البرنامج قد حسنّ من جودة الكشف بحوالي 7% وحدّ من أخطاء الكشف بنسبة 70%. كما أسفرت دراسة بحثية أخرى عن عن تطوير خوارزمية خاصة لتحديد سرطان عنق الرحم حيث يتمّ تغذية النظام بقرابة 60000 صورة. وتستطيع الخوارزمية الكشف عن السرطان وتشوهات عنق الرحم والتنبؤ باحتمالية الإصابة في السنوات السبع القادمة.

⦿ تطبيقات التشخيص

يمكن للتعلّم الآلي اكتشاف السرطان من خلال التشخيص الذاتي، دون الحاجة إلى زيارة الطبيب. قدمت شركة SkinVision تطبيقًا للهواتف الذكية يساعد المشغلين على تحديد مشاكل بشرتهم. حيث ينقر المستخدم على صورة لجزء الجلد ويحمّلها على التطبيق بغية تقييمها من قبل الخبراء. وتقوم الخوارزمية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي بتحليلها بناءً على عدة عوامل مثل اللون، والشكل والملمس، وكل ذلك في 30 ثانية فقط. وقد ذكر المطوّرون لهذا التطبيق أنّ دقتها تصل إلى 95% في الكشف عن سرطان الجلد. ومن جهةٍ أخرى، تساعد جوجل أيضًا في تشخيص السرطان من خلال تطبيق “Dermatology Assist”، وهي أداة متخصصة في اكتشاف الطفرات على الجلد والشعر والأظافر حيث تم تدريبها على أكثر من 65000 صورة والتعامل مع  حوالي 288 نوعًا من مشاكل الجلد.

⦿ اختبارات الدم

قدّم مركز سيدني كيميل الشامل للسرطان في جامعة جونز هوبكنز تقنية ذكية لتحديد سرطان الرئة عن طريق فحص الدم. وفي الولايات المتحدة وهولندا والدنمارك، تم اختبار حوالي 800 عينة بهذه الطريقة. ومع صور الأشعة التقليدية وتقنيات المؤشرات الحيوية للبروتين بالإضافة إلى انضمام الأطباء، استطاعت الأداة اكتشاف السرطان بدقة وصلت إلى 91%.

وفقًا لدراسة نشرتها نيتشر عام 2020، فإن أجهزة الحواسيب المدربة على التعرف على مرض السرطان قد تجاوزت دقة البشر. حيث أن الأنظمة بات بإمكانها اكتشاف علامات مبكرة للطفرات في الخلايا التي لم يكن بالإمكان التعرف عليها بالعين البشرية. ومع ذلك، نفترض أنّ الذكاء الاصطناعي لن يمكنه من تجاوز البشر أو إلغاء دورهم لا سيما في مجال الطب وعلم الأورام.