Η συμβολή των μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης στη διάγνωση αλλοιώσεων του στομάχου
Authors: Σιούλας Αθανάσιος 
Published: January 2014

Σκοπός Η παρούσα μελέτη επιχειρεί την αξιολόγηση της χρήσης μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης και συγκεκριμένα των νευρωνικών δικτύων οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος στην επεξεργασία των μορφομετρικών παραμέτρων που προκύπτουν από την κυτταρολογική εξέταση επιχρισμάτων αλλοιώσεων του γαστρικού βλεννογόνου. Παράλληλα, εξετάζεται η δυνατότητα των εν λόγω νευρωνικών δικτύων ορθής διάκρισης των καλοήθων από τους κακοήθεις κυτταρικούς πληθυσμούς και ταξινόμησης των κλινικών περιστατικών, μετά την απαιτούμενη ανάλυση των δεδομένων. Υλικό και μέθοδος Στη μελέτη μας χρησιμοποιήθηκαν κυτταρολογικά επιχρίσματα αλλοιώσεων του στομάχου που ελήφθησαν με την τεχνική της ψήκτρας κατά το γαστροσκοπικό έλεγχο 120 ασθενών. Τα επιχρίσματα παρασκευάστηκαν συμβατικά και εγχρώσθησαν κατά Παπανικολάου. Η κυτταρολογική διάγνωση ετέθη από δύο Κυτταρολόγους και επιβεβαιώθηκε ιστολογικά. Ακολούθησε η εξαγωγή των χαρακτηριστικών που περιγράφουν το μέγεθος, το σχήμα και την υφή του πυρήνα των εξεταζομένων κυττάρων με τη βοήθεια του συστήματος ανάλυσης εικόνας. Συνολικά μελετήθηκαν 13300 πυρήνες και ελήφθησαν ισάριθμα δεδομένα με τη μορφή διανυσμάτων. Κάθε διάνυσμα προκύπτει από 25 συνιστώσες, όσες και τα χαρακτηριστικά που αξιολογήθηκαν. Οι συνιστώσες κανονικοποιήθηκαν, ώστε να εντάσσονται στο εύρος τιμών από 0,001 έως 0,999. Τα δεδομένα χωρίστηκαν σε δύο διαφορετικά σύνολα εκπαίδευσης και ελέγχου των νευρωνικών δικτύων. Χρησιμοποιήθηκαν δύο νευρωνικά δίκτυα του τύπου της οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος, εκ των οποίων το ένα, μόνο, εκπαιδεύτηκε και με δεδομένα από δυσπλαστικούς πυρήνες. Τέλος, τα νευρωνικά δίκτυα κατέταξαν τα κύτταρα σε δύο κατηγορίες (καλοήθη/κακοήθη). Σημειώνεται, ότι οι ενδοσκοπήσεις και οι λήψεις των δειγμάτων έγιναν στα εξωτερικά ιατρεία του Γαστρεντερολογικού Τμήματος της Κλινικής Παθολογικής Φυσιολογίας του Γ.Ν.Α. «Λαϊκό», ενώ η κυτταρολογική και η ιστολογική εξέταση έγιναν στο Εργαστήριο Ιστολογίας και Εμβρυολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών και στο Εργαστήριο Διαγνωστικής Κυτταρολογίας του Π.Γ.Ν. «Αττικόν». Αποτελέσματα Από το σύνολο των 13300 κυττάρων, 2650 χρησιμοποιήθηκαν στην εκπαίδευση του πρώτου νευρωνικού δικτύου και 3000 στην εκπαίδευση του δεύτερου, στο οποίο συμπεριλήφθηκαν και δεδομένα δυσπλασιών. Τα κύτταρα αυτά ταξινομήθηκαν σωστά σε ποσοστό 98-99%. Τα εναπομείναντα 10650 ή 10300 κύτταρα αντίστοιχα, αξιοποιήθηκαν στην φάση ελέγχου των δύο νευρωνικών δικτύων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το ποσοστό ορθής ταξινόμησης του πρώτου δικτύου ήταν 95,8% , ενώ του δεύτερου 97,3%. Συμπεράσματα Τα νευρωνικά δίκτυα του τύπου της οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος παρουσιάζουν σημαντικά αποτελέσματα στη διάκριση καλοήθων από κακοήθη κύτταρα σε επιχρίσματα αλλοιώσεων του στομάχου. Η απόδοσή τους αυξάνει όταν στην εκπαίδευσή τους προστίθενται δεδομένα από δυσπλαστικά κύτταρα. Σημαντικός είναι ο συνδυασμός γεωμετρικών και πυκνομετρικών χαρακτηριστικών στην αξιολόγηση των κυτταρικών πληθυσμών. Η αναγωγή των αποτελεσμάτων σε επίπεδο ασθενούς υπόσχεται να αποτελέσει χρήσιμο διαγνωστικό εργαλείο στην κλινική πράξη.