يمكن لنموذج الذكاء الاصطناعي أن يتنبأ بنجاح بتكرار داء كرون
أفاد باحثون في المجلة الأمريكية لعلم الأمراض أن نموذج التعلم العميق الذي تم تدريبه على تحليل الصور النسيجية للعينات الجراحية يصنف بدقة المرضى الذين يعانون من تكرار داء كرون وبدونه.
وفقًا للباحثين، يعاني أكثر من 500000 فرد في الولايات المتحدة من مرض كرون. داء كرون هو مرض التهاب الأمعاء المزمن الذي يضر ببطانة الجهاز الهضمي. يمكن أن يسبب التهاب الجهاز الهضمي، مما قد يؤدي إلى آلام في البطن، وإسهال شديد، وإرهاق، وفقدان الوزن، وسوء التغذية.
ينتهي الأمر بالعديد من الأشخاص إلى الحاجة لعملية جراحية لعلاج مرض كرون. حتى بعد إجراء عملية ناجحة، فإن تكرارها أمر شائع. الآن، يفيد الباحثون أن أداة الذكاء الاصطناعي الخاصة بهم دقيقة للغاية في التنبؤ بتكرار ما بعد الجراحة لمرض كرون. كما ربطت التكرار بنسيج الخلايا الدهنية تحت المصل وتسلل الخلايا البدينة.
باستخدام أداة الذكاء الاصطناعي (AI) التي تحاكي كيف يتخيل البشر ويتم تدريبهم على تحديد الصور وتصنيفها، ابتكر الباحثون نموذجًا يتنبأ بتكرار ما بعد الجراحة لمرض كرون بدقة عالية من خلال تقييم الصور النسيجية. حددت أداة الذكاء الاصطناعي أيضًا اختلافات غير معروفة سابقًا في الخلايا الدهنية وتباينات كبيرة في درجة تسلل الخلايا البدينة في الطبقة تحت المصلية، أو البطانة الخارجية للأمعاء عند مقارنة الأفراد مع أو بدون تكرار المرض. نشرت المجلة الأمريكية لعلم الأمراض النتائج.
يُعتقد أن معدل تكرار أعراض ما بعد الجراحة لمرض كرون، وهو مرض التهابي مزمن في الجهاز الهضمي، يصل إلى 40٪. على الرغم من وجود طرق تسجيل لقياس نشاط داء كرون ووجود تكرار ما بعد الجراحة، لم يتم وضع نظام تسجيل للتنبؤ بما إذا كان داء كرون سيعود أم لا.
تم تصنيف 68 مريضًا مصابًا بداء كرون وفقًا لوجود أو عدم تكرار ما بعد الجراحة في غضون عامين. أجرى الباحثون التحليل النسيجي للعينات الجراحية باستخدام التعلم العميق EfficientNet-b5، وهو نموذج AI متاح تجارياً مصمم لأداء تصنيف الصور. لقد حققوا تنبؤًا عالي الدقة لتكرار ما بعد الجراحة (AUC = 0.995) واكتشفوا الاختلافات المورفولوجية في الخلايا الدهنية بين المجموعتين. الائتمان: المجلة الأمريكية لعلم الأمراض
أوضح المحققون الرئيسيون تاكاهيرو ماتسوي ، دكتوراه في الطب، و Eiichi Morii ، دكتوراه، قسم علم الأمراض، خريج جامعة أوساكا كلية الطب، أوساكا، اليابان. “كنا نهدف إلى الحصول على معلومات مفيدة سريريًا لمجموعة متنوعة من الأمراض من خلال تحليل صور التشريح المرضي باستخدام الذكاء الاصطناعي. ركزنا على مرض كرون، حيث يمثل التكرار بعد الجراحة مشكلة سريرية “.
شمل البحث 68 مريضًا من مرض كرون خضعوا لاستئصال الأمعاء بين يناير 2007 ويوليو 2018. تم تقسيمهم إلى مجموعتين بناءً على ما إذا كان لديهم تكرار للمرض بعد الجراحة أم لا في غضون عامين بعد الجراحة. تم تقسيم كل مجموعة إلى مجموعتين فرعيتين، واحدة للتدريب والأخرى للتحقق من صحة نموذج الذكاء الاصطناعي. تم اقتصاص صور الشرائح الكاملة للعينات الجراحية في صور تجانب للتدريب، وتم تصنيفها لوجود أو عدم تكرار ما بعد الجراحة، ثم تمت معالجتها باستخدام EfficientNet-b5، وهو نموذج AI متاح تجاريًا تم تصميمه لأداء تصنيف الصور. عندما تم اختبار النموذج باستخدام صور غير مسماة، أشارت النتائج إلى أن نموذج التعلم العميق صنف بدقة الصور غير المسماة وفقًا لوجود أو عدم حدوث المرض.
بعد ذلك، تم إنشاء خرائط حرارية للتنبؤ لتحديد المناطق والميزات النسيجية التي يمكن لخوارزمية التعلم الآلي من خلالها التنبؤ بدقة بالتكرار. تم عرض جميع طبقات جدار الأمعاء في الصور. كشفت الخرائط الحرارية أن خوارزمية التعلم الآلي تنبأت بشكل صحيح بطبقة الأنسجة الدهنية تحت المصل. ومع ذلك، كان النموذج أقل دقة في مناطق أخرى، مثل الغشاء المخاطي والطبقات العضلية المناسبة. تم التقاط الصور مع أكبر تنبؤات دقيقة من مجموعات بيانات اختبار عدم التكرار والتكرار. كانت الصور ذات النتائج التنبؤية الأكبر تحتوي على نسيج دهني.
نظرًا لأن نموذج التعلم الآلي حقق تنبؤات دقيقة من صور الأنسجة تحت المصلية، افترض المحققون أن أشكال الخلايا الدهنية تحت المصلية تختلف بين التكرار ومجموعات عدم التكرار. كان للخلايا الدهنية في مجموعة التكرار حجم خلية أصغر بكثير، وتسطيح أعلى، وقيم مسافة خلية أصغر من المركز إلى المركز من تلك الموجودة في مجموعة عدم التكرار.
قال د.
افترض الباحثون أيضًا أن الاختلافات في مورفولوجيا الخلايا الشحمية بين المجموعتين كانت مرتبطة بدرجة أو نوع من الحالات الالتهابية في الأنسجة. وجدوا أن مجموعة التكرار كان لديها عدد أكبر بكثير من الخلايا البدينة التي تتسلل إلى الأنسجة الدهنية تحت المصل، مما يشير إلى أن الخلايا مرتبطة بتكرار داء كرون وظاهرة “انكماش الخلايا الشحمية”.
على حد علم الباحثين، فإن هذه النتائج هي الأولى التي تربط تكرار ما بعد الجراحة لمرض كرون بنسيج الخلايا الدهنية تحت المصل وتسلل الخلايا البدينة. لاحظ الدكتور ماتسوي والدكتور موري أن “النتائج التي توصلنا إليها تمكن من التقسيم الطبقي من خلال تشخيص مرضى داء كرون بعد الجراحة. تُستخدم العديد من الأدوية، بما في ذلك الأدوية البيولوجية، لمنع تكرار داء كرون ، ويمكن أن يتيح التقسيم الطبقي المناسب علاجًا أكثر كثافة ونجاحًا للمرضى المعرضين لمخاطر عالية “.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
