Prostaatkanker is de meest voorkomende vorm van kanker bij mannen. De microscopische analyse van verdacht prostaatweefsel door de patholoog is cruciaal om te bepalen of er een tumor aanwezig is. Pathologen zijn echter subjectief en verschillen regelmatig in hun beoordeling, stelt Bulten, met mogelijk grote gevolgen voor een patiënt. AI kan hierin het verschil maken.
AI scoort beter
Algoritmen scoren met hun diagnose beter dan de gemiddelde patholoog, stelt de promovendus in zijn proefschrift. Nog beter is de combinatie ervan met de patholoog, waarbij de computer een digitale second opinion geeft. Op basis van hun conclusie organiseerden Bulten en Litjens met hun team, het Zweedse Karolinska Instituut en Google Health een grote vervolgstudie, de PANDA challenge.
Doel van deze challenge was om te testen of AI-toepassingen de diagnostiek wereldwijd kunnen verbeteren. Het Radboudumc en Karolinska voegden hun databases samen tot de grootste vrij toegankelijke dataset in de pathologie, met beelden van ruim 10.000 prostaatkankerbiopten. Daarna daagden zij wereldwijd AI-experts uit om in drie maanden tijd een algoritme te ontwikkelen voor de digitale analyse van de beelden.
Ruim 1.000 deelnemers konden dankzij de openbare database samen naar krachtige oplossingen toewerken, aldus Bulten. Na tien dagen was één van de algoritmes al op het niveau van de gemiddelde patholoog, waarna de stijgende lijn voortzette.
Bulten: “De bedenkers van de beste drie algoritmes ontvingen een geldprijs. Vervolgens zijn we met de top vijftien verder gegaan voor een uitgebreidere en onafhankelijke analyse. Zo hebben we een blueprint ontwikkeld voor grootschalige evaluatie van AI in de pathologie. Kunstmatige intelligentie is nu qua techniek klaar voor klinische implementatie.”
Geen vervanging patholoog
De PANDA-studie bevestigt volgens Radboudumc de kracht van AI voor diagnostiek op wereldwijde schaal. Bulten benadrukt dat dit geen vervanging van pathologen betekent. “Ons vervolgonderzoek toont dat pathologen die AI gebruiken, prostaatkanker beter en consistenter diagnosticeren. AI alleen doet het beter dan de gemiddelde patholoog, maar superieur is de patholoog samen met AI. Ook hier geldt: twee weten meer dan één.”
Bulten ziet dan ook vooral een belangrijke rol voor kunstmatige intelligentie in betere diagnostiek door pathologen: “De kwaliteit gaat omhoog als een patholoog AI gebruikt als een digitale second opinion, zeker bij minder ervaren artsen. Dankzij AI krijgen we betere pathologen die het vaker met elkaar eens zijn. Ook kan AI de diagnostiek versnellen, wat de zorg betaalbaarder maakt. Daarnaast kun je kunstmatige intelligentie inzetten om heel snel veel weefsels te beoordelen bij bevolkingsonderzoek. Dan hoeft de patholoog alleen nog maar de verdachte biopten te bekijken.”
Volgens de onderzoekers kan hun algoritme niet alleen aantonen of een structuur tumorweefsel is, maar ook hoe agressief een tumor is, de zogenaamde gradering van tumoren, vertelt. Promotor Jeroen van der Laak: “Onze software geeft dus heel veel informatie. Aiosyn, een spin-off van het Radboudumc, werkt nu verder aan software voor verschillende toepassingen van AI bij pathologie in de kliniek. Zo creëren we waarde voor de patiënt.”
Stip op horizon
Standaard toepassing van AI in de klinische praktijk is nog wel een stip op de horizon. Bulten wil nu aantonen dat accuratere diagnostiek ermee ook echt de uitkomsten bij prostaatkanker verbetert, tegen lagere kosten. Daartoe moet AI geïntegreerd worden in de bestaande workflow. “Momenteel gebruikt pas 10 procent van de ziekenhuizen wereldwijd digitale beelden, de overige negentig procent bekijkt biopten alleen door een microscoop. Daarin kunnen we dus flinke winst boeken.”
Op 28 januari 2022 om 10.30 verdedigt Wouter Bulten zijn proefschrift getiteld ‘Artificial intelligence as a digital fellow in pathology: Human-machine synergy for improved prostate cancer diagnosis’. De livestream is te volgen via deze link. De resultaten van de PANDA challenge zijn gepubliceerd in Nature Medicine.
Nieuwe vorm van AI
Geert Litjes kreeg onlangs een ERC Starting grant om een nieuwe vorm van AI te ontwikkelen, waarvan de resultaten zijn uit te leggen (geen black box) en die voor het eerst zelfstandig de stap naar diagnose en prognose kan maken. AI moet zo transformeren van gewaardeerde hulp naar serieuze collega-arts.
