眠れないシャーロック・ホームズ: 人工知能は細胞世界の謎を解明するのにどのように役立つのでしょうか?

細胞の世界には、「子宮頸部液状薄層細胞診」（LBC）と呼ばれる技術があり、これは細胞の探偵のようなもので、主に潜在的な健康リスクを特定する役割を担っています。今日は、この細胞探偵の最新のアシスタントである人工知能 (AI) を公開します。

物事をスピードアップするだけでなく、探偵の仕事をより正確で楽しいものにしてくれるスーパーアシスタント、AI を想像してみてください。

1. 子宮頸部液状薄層細胞診 - 顕微鏡下での細胞の段階

では、子宮頸部液薄層細胞診検査技術とは何でしょうか?

簡単に言えば、子宮頸部の細胞が健康かどうかを検知する技術です。従来の掻爬技術とは異なり、子宮頸部の細胞サンプルを液体状に変換し、顕微鏡で検査して潜在的な異常細胞を探します。

「子宮頸部液状薄層細胞診」（LBC）は、特定の医療検査方法を指すのではなく、一連の方法の総称です。実際の応用では、医師や検査室では、私たちがよく知っている TCT など、さまざまな種類の LBC 方法を使用する場合があります。

この技術はどのように機能するのでしょうか?

映画の高解像度レンズと同様に、細胞の高解像度の「クローズアップ」を提供でき、医師が細胞の微妙な変化をより明確に観察し、病理の種類を診断するのに役立ちます。

△ パパニコロウ染色による子宮頸部剥離細胞

2. 人工知能: 細胞探偵の新たなパートナー

• AIの役割：「眠れないシャーロック・ホームズ」

AIは細胞の世界に精通しており、休憩したり水を飲むことなく何千もの細胞画像を分析できる「スーパー探偵」です。人間の医師よりもはるかに速く、ミスも少なくなります。

2023年2月から11月までに医科大学附属第一病院で収集された1,500件の子宮頸部液状ベース薄層細胞診塗抹標本について、病理医による単独読影、人工知能（AI）による単独読影、人工知能（AI）支援による医師読影の感度、特異度、精度を分析・比較し、読影時間も比較した。

結果は、人工知能 (AI) 支援による医師の読影は、人工知能 (AI) 単独や病理学者によるフィルム読影と比較して、感度、特異度、精度が高いという利点があることを示しました。

したがって、人工知能（AI）支援診断システムをフィルム読影の「スーパーアシスタント」として使用することで、スクリーニングの効率を向上させ、細胞病理学者の作業負荷を軽減し、細胞探偵の「有能なヘルパー」になることができます。

AIはどのように機能するのでしょうか?

AI はディープラーニング アルゴリズムを使用して、高度に訓練された探偵のように細胞画像内の異常なパターンを識別し、継続的な学習を通じて徐々に精度を向上させることができます。病理学者が組織切片を入手し、顕微鏡だけで細胞が癌性かどうかを観察できると想像してください。

しかし、病変組織が切片上で不均一に分布している場合、医師は観察のために切片を繰り返し動かす必要があります。これは時間がかかり、手間がかかるだけでなく、診断を見逃す可能性もあります。 AIはこの問題を非常にうまく解決できます。

まず、大きな画像をブロックに分割し、病変領域を自動的に追跡して識別し、拡大して分析し、最後に症例レベルの解釈を完了して結果を出力します。これにより、医師はフィルム読影作業をより効率的に完了し、診断の精度を向上させることができます。

3. AIの「スーパーパワー」：医師よりも細心の注意を払う？

• 効率化の「主力」

数分間で数千枚の文書をコピーできる超効率的なコピー機があれば、そのような「働き者」はセル検査にも欠かせません。 AIはこの「コピー機」のようなものです。非常に短時間で数千の細胞画像を処理できるため、医師の作業負荷が大幅に軽減され、検査のスピードが大幅に速くなります。

AI は継続的なトレーニングと学習を通じて、虫眼鏡で細部まで注意深く調べるのと同じように、数分間で何千もの細胞画像を調べて小さな変化を発見できる、非常に細心の注意を払う「探検家」のような存在になります。この方法は従来の方法よりも詳細であり、医師が検出するのが難しいことが多い細胞の微細な違いを正確に識別できます。 AIは、医師よりも綿密な細胞検査において「スーパー探偵」としての資質を発揮している。

△3つのフィルム読み取り方法の結果の分析

もちろん、AIにも「小さな欠陥」はあります。確実な検出という点では、まさに「隠された宝物」を正確に見つけることができる探知機のように、非常に優れた性能を発揮しました。しかし、AI は依然として、偽陽性 (健康な細胞を誤って異常と判断する) や偽陰性 (異常な細胞を誤って健康であると判断する) の点で間違いを犯すことがあります。それは「スーパー探偵」が時々細かい点を混同してしまうのと同じです。しかし、AI と病理学者が協力すると、エラーが大幅に減少し、パフォーマンスが向上する強力な組み合わせになります。

4. AIと医師の「黄金のパートナーシップ」：共に戦うための完璧な組み合わせ

AIは医師に完全に取って代わることはできない

AI は強力ですが、あくまで補助的なツールです。医師の専門的な判断と経験が依然として重要であり、AIと医師の協力により最良の結果を達成できます。現在、AIと病理学者のコラボレーションはスーパーヒーローチームのようなものです。

研究によれば、AIと医師が協力すると、そのパフォーマンスはほぼ完璧であることがわかっています。 AI は細胞内の小さな異常を特定するのが特に得意で、細胞を拡大鏡のように機能し、従来の方法では見えない細部まで見ることができます。

未来のための完璧なパートナー

今後、AI技術が進歩するにつれ、病理医との連携はさらに緊密になるでしょう。 AI は陽性検査のパフォーマンスが向上し続けるだけでなく、偽陽性や偽陰性の点でもより正確になります。この「スーパー探偵」は、パートナーの医師たちとともに、細胞の世界を探求し、医学の魅力を広めていきます。

5. 啓示後の新たな旅

人工知能（AI）技術の導入により、子宮頸部液状化細胞診の新たな時代が到来しました。 AI病理学応用領域の90%は子宮頸がんに集中しています。中国における子宮頸がんの発生率と死亡率は6位である。子宮頸がんは婦人科によく見られる悪性腫瘍であり、早期の予防と治療によって排除できる唯一のがんです。

中国では子宮頸がんの発生率が増加している。近年、国は「二つのがん」の検診を推進している。 AI病理支援子宮頸がん検診は検診効率を効果的に向上させることができます。 AIの支援により、検査の効率と精度が大幅に向上しました。

この探偵と「眠れないシャーロック・ホームズ」が、今後も健康の秘密を解き明かしていくことに期待したい。これは、私たち人類の将来の健康を守る、より効率的で効果的な医療システムに向けた大きな一歩です。

参考文献:

[1] Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. 2020年の世界がん統計：GLOBOCANによる185か国における36種のがんの発生率と死亡率の推定[J]。 CA：臨床医のための癌ジャーナル、2021年、71(3):209-249。

[2] Cohen PA、Jhingran A、Oaknin A、他。子宮頸がん[J]ランセット、2019、393(10167):169-182。

[3] Canfell K、Kim JJ、Brisson M、et al. WHO子宮頸がん撲滅目標達成による死亡率への影響：78の低所得国および低中所得国における比較モデル分析[J]。ランセット、2020年、395(10224):591-603。

著者: 倪冰燕、蘭西人民病院蘭江分院、

温州医科大学仁吉学院のシュエ・シュマン氏。

講師：温州医科大学附属第一病院の馬俊氏。