Sử dụng Trí tuệ nhân tạo AI để phát hiện ung thư

Bên trong một căn phòng tối ở Bệnh viện Bacs-Kiskun County Hospital bên ngoài Budapest, Tiến sĩ Éva Ambrózay, một bác sĩ X quang với hơn hai thập kỷ kinh nghiệm, nhìn vào màn hình máy tính hiển thị hình chụp X quang tuyến vú của bệnh nhân.

Hai bác sĩ X-quang trước đó cho biết phim chụp X-quang không cho thấy bất kỳ dấu hiệu nào cho thấy bệnh nhân bị ung thư vú. Nhưng Tiến sĩ Ambrózay đang xem xét kỹ một số khu vực quét được khoanh tròn màu đỏ, nơi phần mềm trí tuệ nhân tạo đã gắn cờ là có khả năng gây ung thư.

"Đây là một cái gì đó", cô nói. Cô ấy nhanh chóng yêu cầu gọi người phụ nữ đó lại để làm sinh thiết, sẽ diễn ra trong tuần tới.

Những tiến bộ trong AI đang bắt đầu mang lại những bước đột phá trong sàng lọc ung thư vú bằng cách phát hiện các dấu hiệu mà bác sĩ bỏ sót. Cho đến nay, công nghệ này đang cho thấy khả năng ấn tượng trong việc phát hiện ung thư ít nhất cũng tương tự như các bác sĩ X quang là con người, theo các kết quả ban đầu và các bác sĩ X quang, đây là một trong những dấu hiệu hữu hình nhất cho đến nay về cách AI có thể cải thiện sức khỏe cộng đồng.

Hungary, nơi có chương trình sàng lọc ung thư vú mạnh mẽ, là một trong những cơ sở thử nghiệm lớn nhất cho công nghệ này trên bệnh nhân thực. Tại 5 bệnh viện và phòng khám thực hiện hơn 35.000 lượt khám mỗi năm, các hệ thống AI đã được triển khai bắt đầu từ năm 2021 và hiện giúp kiểm tra các dấu hiệu ung thư mà bác sĩ X quang có thể đã bỏ qua. Các phòng khám và bệnh viện ở Hoa Kỳ, Anh và Liên minh Châu Âu cũng đang bắt đầu thử nghiệm hoặc cung cấp dữ liệu để giúp phát triển hệ thống.

Việc sử dụng AI đang tăng lên khi công nghệ này trở thành trung tâm của sự bùng nổ ở Thung lũng Silicon, với việc phát hành các chatbot như ChatGPT cho thấy AI có khả năng vượt trội như thế nào để giao tiếp bằng văn xuôi giống con người — đôi khi nó cũng mang lại những kết quả đáng lo ngại. Được xây dựng dựa trên một hình thức tương tự được sử dụng bởi các chatbot được mô phỏng theo bộ não con người, công nghệ sàng lọc ung thư vú cho thấy những cách khác mà AI đang thâm nhập vào cuộc sống hàng ngày.

Các bác sĩ và nhà phát triển AI cho biết việc sử dụng rộng rãi công nghệ phát hiện ung thư vẫn gặp nhiều trở ngại. Các thử nghiệm lâm sàng bổ sung là cần thiết trước khi các hệ thống này có thể được áp dụng rộng rãi hơn như một thiết bị đọc màn hình ung thư vú thứ hai hoặc thứ ba tự động, ngoài số lượng giới hạn các địa điểm hiện đang sử dụng công nghệ này.

Công cụ này cũng phải cho thấy nó có thể tạo ra kết quả chính xác đối với phụ nữ ở mọi lứa tuổi, sắc tộc và thể trạng. Và công nghệ này phải chứng minh rằng nó có thể nhận ra các dạng ung thư vú phức tạp hơn và cắt giảm các kết quả dương tính giả không phải ung thư, các bác sĩ X quang cho biết.

Các công cụ AI cũng đã gây ra một cuộc tranh luận về việc liệu chúng có thay thế các bác sĩ X quang hay không, với việc các nhà sản xuất công nghệ phải đối mặt với sự giám sát của cơ quan quản lý và sự phản đối từ một số bác sĩ và tổ chức y tế. Hiện tại, những lo ngại đó dường như đã bị thổi phồng, với nhiều chuyên gia cho rằng công nghệ này sẽ chỉ hiệu quả và được bệnh nhân tin tưởng nếu nó được sử dụng với sự hợp tác của các bác sĩ được đào tạo.

Và cuối cùng, AI có thể là cứu cánh, Tiến sĩ László Tabár, một nhà giáo dục chụp nhũ ảnh hàng đầu ở châu Âu, cho biết ông đã bị công nghệ này chinh phục sau khi xem xét hiệu suất của nó trong sàng lọc ung thư vú từ một số nhà cung cấp.

Hàng trăm hình ảnh mỗi ngày

Năm 2016, Geoff Hinton, một trong những nhà nghiên cứu AI hàng đầu thế giới, lập luận rằng công nghệ này sẽ làm lu mờ các kỹ năng của bác sĩ X quang trong vòng 5 năm.

"Tôi nghĩ rằng nếu bạn làm việc với tư cách là một bác sĩ X quang, bạn sẽ giống như Wile E. Coyote trong phim hoạt hình" anh ấy nói với The New Yorker vào năm 2017. "Bạn đã đến bờ vực thẳm, nhưng bạn vẫn chưa nhìn xuống. Không có mặt đất bên dưới".

Ông Hinton và hai sinh viên của mình tại Đại học Toronto đã xây dựng một hệ thống nhận dạng hình ảnh có thể xác định chính xác các vật thể phổ biến như hoa, chó và ô tô. Công nghệ nằm ở trung tâm hệ thống của họ — được gọi là mạng nơ-ron- được mô hình hóa dựa trên cách bộ não con người xử lý thông tin từ các nguồn khác nhau. Đó là những gì được sử dụng để xác định người và động vật trong các hình ảnh được đăng lên các ứng dụng như Google Photos và cho phép Siri và Alexa nhận ra những từ mọi người nói. Mạng lưới thần kinh cũng thúc đẩy làn sóng chatbot mới như ChatGPT.

Nhiều nhà truyền giáo AI tin rằng công nghệ như vậy có thể dễ dàng được áp dụng để phát hiện bệnh tật, chẳng hạn như ung thư vú trong chụp quang tuyến vú. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, vào năm 2020, có 2,3 triệu ca chẩn đoán ung thư vú và 685.000 ca tử vong vì căn bệnh này.

Nhưng không phải ai cũng cảm thấy việc thay thế bác sĩ X-quang sẽ dễ dàng như ông Hinton dự đoán. Peter Kecskemethy, một nhà khoa học máy tính, người đồng sáng lập Kheiron Medical Technologies, một công ty phần mềm phát triển các công cụ AI để hỗ trợ các bác sĩ X quang phát hiện các dấu hiệu sớm của bệnh ung thư, cho biết rằng thực tế sẽ phức tạp hơn.

Ông Kecskemethy lớn lên ở Hungary và có thời gian làm việc tại một trong những bệnh viện lớn nhất Budapest. Mẹ của anh ấy là một bác sĩ X quang, điều này đã cho anh ấy cái nhìn trực tiếp về những khó khăn trong việc tìm ra một khối u ác tính nhỏ trong một hình ảnh. Các bác sĩ X quang thường dành hàng giờ mỗi ngày trong phòng tối để xem hàng trăm hình ảnh và đưa ra quyết định thay đổi cuộc sống cho bệnh nhân.

Tiến sĩ Edith Karpati, mẹ của ông Kecskemethy, hiện là giám đốc sản phẩm y tế tại Kheiron, cho biết: "Rất dễ bỏ sót những tổn thương nhỏ. "Không thể tập trung".

Ông Kecskmethy, cùng với người đồng sáng lập Kheiron, Tobias Rijken, một chuyên gia về học máy, cho biết AI nên hỗ trợ các bác sĩ. Để đào tạo hệ thống AI của mình, họ đã thu thập hơn 5 triệu ảnh chụp quang tuyến vú lịch sử của những bệnh nhân đã được chẩn đoán, được cung cấp bởi các phòng khám ở Hungary và Argentina, cũng như các tổ chức học thuật, chẳng hạn như Đại học Emory. Công ty có trụ sở tại London này cũng trả tiền cho 12 bác sĩ X quang để dán nhãn hình ảnh bằng phần mềm đặc biệt dạy cho AI phát hiện sự phát triển của khối u ung thư bằng hình dạng, mật độ, vị trí và các yếu tố khác của nó.

Từ hàng triệu trường hợp mà hệ thống được cung cấp, công nghệ này tạo ra các biểu diễn toán học của hình chụp quang tuyến vú bình thường và những người bị ung thư. Với khả năng xem xét từng hình ảnh theo cách chi tiết hơn so với mắt người, nó sẽ so sánh đường cơ sở đó để tìm ra những điểm bất thường trong mỗi hình chụp quang tuyến vú.

Năm ngoái, sau khi thử nghiệm trên hơn 275.000 trường hợp ung thư vú, Kheiron đã báo cáo rằng phần mềm AI của họ phù hợp với hiệu suất của các bác sĩ X quang khi đóng vai trò là người đọc thứ hai của bản chụp nhũ ảnh. Nó cũng cắt giảm ít nhất 30% khối lượng công việc của các bác sĩ X-quang. Trong các kết quả khác từ một phòng khám ở Hungary năm ngoái, công nghệ này đã tăng tỷ lệ phát hiện ung thư lên 13% vì nhiều khối u ác tính đã được xác định.

Bác sĩ Tabár, người có các kỹ thuật đọc ảnh chụp quang tuyến vú thường được các bác sĩ X quang sử dụng, đã dùng thử phần mềm này vào năm 2021 bằng cách truy xuất một số trường hợp khó khăn nhất trong sự nghiệp của ông, trong đó các bác sĩ X quang đã bỏ sót các dấu hiệu của bệnh ung thư đang phát triển. Trong mọi trường hợp, AI đã phát hiện ra nó.

Tiến sĩ Tabár nói: "Tôi vô cùng ngạc nhiên về mức độ tốt của nó". Ông cho biết các hệ thống mà ông đã thử nghiệm từ các công ty AI khác, bao gồm Lunit Insight của Hàn Quốc và Vara của Đức, cũng đã mang lại kết quả phát hiện đáng khích lệ.