فحص أسرع للسرطان.. نظام طريقة أفضل للكشف عن الخلايا غير الطبيعية

إحدى طرق تشخيص السرطان لدى أخصائيي الأورام هي فحص الخلايا وسوائل الجسم تحت المجهر، وهي عملية تستغرق وقتًا وجهدًا كبيرين تُعرف بعلم الخلايا.

تتضمن هذه العملية فحصًا بصريًا لعشرات الآلاف إلى مليون خلية في كل شريحة بحثًا عن تغيرات مورفولوجية ثلاثية الأبعاد دقيقة قد تُشير إلى بداية السرطان. لكن الذكاء الاصطناعي يُقدم نهجًا أسرع وأكثر دقة.

في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature، أظهر الباحثون نظام مسح ثلاثي الأبعاد مدعوم بالذكاء الاصطناعي يمكنه فرز العينات تلقائيًا وتحديد الخلايا غير الطبيعية بأداء يقترب من أداء الخبراء البشريين.

بناء نماذج رقمية

قام الفريق بتطوير نظام يسمى التصوير المقطعي لحافة الشريحة الكاملة، والذي يستخدم ماسحًا ضوئيًا لالتقاط سلسلة من الصور على أعماق مختلفة لإنشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد لكل خلية على الشريحة.

يقوم برنامج الذكاء الاصطناعي الخاص بالنظام بعد ذلك بتحديد الخلايا الفردية وتحليل شكلها ثلاثي الأبعاد وتفاصيلها الداخلية لتحديد ما إذا كانت سليمة أم غير طبيعية.

ثم يقوم بتنظيم هذه المعلومات باستخدام نهج أطلق عليه الباحثون اسم "مجموعة التمايز المورفولوجي" (CMD).

يُظهر هذا الرسم البياني مواقع الخلايا على خريطة توضح مواقع الخلايا السليمة وتلك التي تتجه نحو المرض، ويتيح للأطباء رؤية الصورة الكاملة لصحة المريض بنظرة سريعة، بدلاً من البحث عن بضع خلايا غير طبيعية بين ملايين الخلايا السليمة.

اختبر العلماء منصتهم على مئات من عينات عنق الرحم.

وقد أظهر الذكاء الاصطناعي دقة عالية في تحديد المراحل المختلفة للمرض.

فعلى سبيل المثال، حقق قيم AUC (مقياس إحصائي لمدى قدرة النظام على التمييز بين الخلايا السليمة والمريضة، حيث يمثل 1 القيمة المثالية) بلغت 0.84 للتغيرات في المراحل المبكرة و0.89 للمراحل المتقدمة.

ثم قام الباحثون بتوسيع نطاق الاختبار ليشمل مجموعة أكبر تضم 1124 شريحة تم جمعها من أربعة مراكز طبية مختلفة.

وتراوحت قيم AUC الخاصة به من 0.86 إلى 0.91 بالنسبة للتشوهات منخفضة الدرجة، ووصلت إلى 0.97 بالنسبة للآفات عالية الدرجة.

مستقبل تشخيص السرطان

كانت سرعة التحليل مثيرة للإعجاب بنفس القدر، إذ لم تستغرق معالجة شريحة كاملة سوى دقائق معدودة.

وعلى مستوى الخلية الفردية، حقق الذكاء الاصطناعي أداءً شبه مثالي في التمييز بين الخلايا السليمة والخلايا غير الطبيعية.

كما اكتشف النظام خلايا غير طبيعية في عينات كان قد صنفها خبراء بشريون في الأصل على أنها طبيعية.

وكتب الفريق في ورقتهم البحثية: "تؤسس منصتنا خط أنابيب قابل للتطوير وفي الوقت الفعلي لعلم الخلايا مع استقلالية على مستوى سريري، وتضع الأساس لنموذج تشخيصي موضوعي وقابل للتكرار وقائم على الاكتشاف".

تتمثل الخطوة التالية للفريق في توسيع نطاق هذه المنصة لتشمل ما هو أبعد من سرطان عنق الرحم لاختبار فعاليتها في الكشف عن أنواع أخرى من المرض.