Umelá inteligencia z fotografie tváre odhaduje, či človek prežije rakovinu

Výskum, publikovaný v pondelok v časopise The Lancet Digital Health , naznačuje, že analýza tváre by sa mohla stať ďalším nástrojom, ktorý by lekári mohli zvážiť pri hodnotení šancí pacienta na prežitie a pri rozhodovaní o tom, ktoré liečebné prístupy môžu byť pre ich pacientov s rakovinou najvhodnejšie.

Modely umelej inteligencie – trénované na viac ako 40 miliónoch snímok tváre – špecificky posudzujú rôzne aspekty tváre, aby zistili celkový zdravotný stav a biologický vek pacienta s rakovinou. Na rozdiel od chronologického veku, ktorý meria počet rokov, ktoré človek prežil, biologický vek odráža, ako dobre telo starlo na bunkovej a fyzickej úrovni.

Vedel to už Hippokrates?

„Algoritmus na odhad veku sa zameriava na oblasť okolo spánkov, oblasť na čele, nad očami a potom na to, čo nazývame nasolabiálny záhyb, líniu, ktorá spája nos s kútikom úst,“ povedal Dr. Raymond Mak, radiačný onkológ v Mass General Brigham Cancer Institute a člen fakulty programu Umelá inteligencia v medicíne na Mass General Brighamo tom, ktoré časti tváre modely umelej inteligencie zohľadňujú pri posudzovaní biologického veku. „Naproti tomu algoritmus predikcie rizika úmrtnosti sa zameriava na úplne inú časť tváre,“ povedal Mak. „Sleduje koreň nosa a oblasť pod očami.“

Je zvláštne, že tie isté oblasti tváre, ktoré model umelej inteligencie vyhodnocuje na predpovedanie biologického veku a prežitia, sú tie isté časti, na ktoré sa odvolával grécky lekár a filozof Hippokrates vo svojej Knihe prognostiky , napísanej okolo roku 400 pred Kristom, keď opísal „ostrý nos, vpadnuté oči, prepadnuté spánky“ ako príznaky úbytku svalovej hmoty a rizika úmrtnosti. „Pomyslenie, že naše algoritmy by mohli replikovať tú múdrosť Hippokrata spred tisícročí, bolo pre nás ohromujúce,“ povedal Mak.

Algoritmy umelej inteligencie síce nemali žiadnu predstavu o starovekých Hippokratových textoch, pretože „naše algoritmy sú trénované výlučne na fotografiách tvárí a potom na tom, či niekto zomrel alebo nie, alebo aký bol jeho vek,“ povedal Mak. „Preto počuť Hippokrata, ako sa v našich algoritmoch ozýva cez tisícročia, bolo strašidelné.“

Aká úspešná bola umelá inteligencia?   

Mak a jeho kolegovia pôvodne vytvorili model umelej inteligencie s názvom Foundation Artificial Intelligence for Health Recognition-Face (FAHR-Face), ktorý bol trénovaný na viac ako 40 miliónoch snímok tváre z rôznych vekových kategórií a etnických skupín.

Model bol následne doladený a použitý ako základ na vytvorenie dvoch ďalších modelov, ktoré by mohli vykonávať špecifické úlohy: Model FAHR-FaceAge odhaduje biologický vek osoby na základe jednej fotografie a model FAHR-FaceSurvival predpovedá šance pacienta s rakovinou na prežitie kombináciou čŕt tváre s ďalšími klinickými informáciami.

Pomocou modelu FAHR-FaceSurvival výskumníci zistili, že zo 122 pacientov s rakovinou, u ktorých model označil vysoké riziko úmrtia, viac ako polovica – 52,5 % – zomrela do 90 dní od vyšetrenia, ako sa predpokladalo. Pre porovnanie, iba približne 2 % z 975 pacientov v skupine FAHR-FaceSurvival s najnižším rizikom zomrelo do 90 dní.

Pri hodnotení modelu FAHR-FaceAge výskumníci zistili, že 21 % z 1 060 pacientov, ktorých biologický vek bol o viac ako 20 rokov vyšší ako ich chronologický vek, zomrelo do 90 dní. Pre porovnanie, približne 6 % zo 4 195 pacientov s biologickým vekom najmenej o 10 rokov nižším ako ich chronologický vek zomrelo do 90 dní.

Výskumníci zistili, že kozmetické zmeny na tvári – ako napríklad chirurgický zákrok, injekcie ako Botox alebo make-up – neovplyvnili výkon modelov umelej inteligencie.

Chcú pomôcť lekárom 

Autori štúdie zdôrazňujú, že ich modely umelej inteligencie nie sú určené na nahradenie lekárov alebo existujúcich klinických hodnotení. Namiesto toho opisujú technológiu ako nový nástroj, ktorý by jedného dňa mohol pomôcť lekárovi pri hodnotení zdravotného stavu pacienta alebo pri rozhodovaní o možnostiach liečby.

„Ak dokážeme včas odhaliť zrýchlené starnutie alebo vyššie skóre úmrtnosti, možno budeme schopní tieto príznaky skríningovať alebo identifikovať pacientov, ktorým by mohlo pomôcť skoršie alebo rozsiahlejšie testovanie na závažné ochorenia,“ povedal Mak.

A hoci sa nová štúdia uskutočnila iba medzi pacientmi s rakovinou, Mak povedal, že ďalší výskum by mohol odhaliť, či sa podobné zistenia môžu objaviť aj u inak zdravých ľudí, ktorí by mohli mať záujem o svoju dlhovekosť. Využitie technológie umelej inteligencie v štúdii je fascinujúce, ale stále si vyžaduje klinické vyhodnotenie, povedal Dr. Wilbur Lam, vedúci výskumu a profesor pediatrie a biomedicínskeho inžinierstva na Emory University.

„Toto je mimoriadne presvedčivá štúdia, ktorá vychádza z rozsiahleho súboru údajov a jej súvislosti medzi zobrazeniami tváre a biologickým vekom, ako aj rizikom prežitia rakoviny, sa zdajú byť robustné. Jej skutočnú klinickú užitočnosť však bude potrebné preukázať ,“ uviedol v e-maile pre CNN Health Lam, ktorý sa na štúdii nezúčastnil.

„Predpovedanie výsledku však nie je to isté ako jeho vysvetlenie. Napriek odkazom na „biologický vek“ umelá inteligencia odhaduje vek na základe vzhľadu tváre, a nie priamo meria akýkoľvek základný biologický proces starnutia,“ povedal  Miroslaw Bober, profesor spracovania videa a strojovej inteligencie na Univerzite v Surrey, ktorý sa na štúdii nezúčastnil. „Autori spájajú oblasti tváre, na ktoré sa umelá inteligencia spolieha, s „pohľadom na umieranie“, ktorý opisujú lekári. Štúdia však netestovala, či umelá inteligencia rozpozná niečo, čo by lekár nerozpoznával,“ povedal Bober.

„Neukázalo sa, že tieto predpovede pridávajú klinicky užitočné informácie nad rámec lekárskych hodnotení celkového zdravotného stavu a fyzickej zdatnosti pacienta, ktoré neboli v štúdii merané,“ povedal. „Toto je sľubný koncept, ale nie je pripravený na klinické použitie. Nástroj si stále vyžaduje testovanie na základe úsudku lekárov v rôznych nemocniciach a skupinách pacientov.“