Kunstmatige intelligentie als digitale collega verbetert prostaatdiagnose Computer overtreft patholoog, maar samen zijn ze nóg beter

Kunstmatige intelligentie (AI) is wat betreft de techniek klaar voor gebruik in de kliniek voor de analyse van prostaatkanker, dankzij een wereldwijde programmeerwedstrijd gepubliceerd in Nature Medicine. Algoritmen overtreffen de gemiddelde patholoog, maar nog beter is de combinatie van AI en de patholoog, waarbij de computer een digitale second opinion geeft. Dat laat promovendus Wouter Bulten zien in zijn proefschrift.

Voor de diagnose van prostaatkanker, de meest voorkomende kanker onder mannen, is de microscopische analyse van verdacht prostaatweefsel door de patholoog cruciaal. Maar pathologen zijn subjectief en verschillen regelmatig in hun beoordeling. Met mogelijk grote gevolgen voor een patiënt. Wouter Bulten, promovendus van het Radboudumc, laat in zijn proefschrift zien dat kunstmatige intelligentie (AI) prostaatweefsel even goed beoordeelt als ervaren pathologen. Dit onderzocht hij samen met projectleider Geert Litjens, op een dataset van meer dan duizend patiënten van het Radboudumc, mede dankzij ondersteuning vanuit NWO en KWF Alpe d’HuZes.

Uitdaging

Op basis van deze conclusie organiseerden Bulten en Litjens met hun team, Karolinska Instituut en Google Health, een grote vervolgstudie, de PANDA challenge. Met als doel: testen of computers de diagnostiek wereldwijd kunnen verbeteren. Het Radboudumc en Karolinska voegden hun databases samen en bouwden zo de grootste vrij toegankelijke dataset in de pathologie, met beelden van meer dan tienduizend prostaatkankerbiopten. Vervolgens daagden zij wereldwijd AI-experts uit om in drie maanden tijd een algoritme te ontwikkelen voor de digitale analyse. 

“We hadden meer dan duizend deelnemers,” vertelt Bulten. “Alles was openbaar voor alle deelnemers, waardoor ze gezamenlijk naar heel krachtige oplossingen toe konden werken. Na tien dagen was een van de algoritmes al op het niveau van de gemiddelde patholoog en daarna werd het nog beter. 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. AI is nu qua techniek klaar voor klinische implementatie.”

Superieur

De PANDA studie bevestigt de kracht van AI voor diagnostiek op wereldwijde schaal. Vervangt de computer straks de patholoog? Bulten: “In de media hoor ik die vraag regelmatig. Maar ik denk het niet. Ons vervolgonderzoek laat namelijk zien 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 een belangrijke rol voor AI in de verbetering van 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 AI inzetten om heel snel veel weefsels te beoordelen bij bevolkingsonderzoek. Dan hoeft de patholoog alleen nog maar de verdachte biopten te bekijken.”

Workflow

De vraag is hoelang het nog duurt voordat AI standaard wordt toegepast in de klinische praktijk. “We moeten nu aantonen dat accuratere diagnostiek met AI daadwerkelijk de uitkomsten bij prostaatkanker verbetert. En dat de kosten van zorg omlaag gaan. Daartoe willen we AI integreren in de bestaande workflow. Momenteel gebruikt pas tien procent van de ziekenhuizen wereldwijd digitale beelden, de overige negentig procent bekijkt biopten alleen door een microscoop. Daarin kunnen we dus flinke winst boeken.”

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. 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.”

Meer weten

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: Artificial Intelligence for Diagnosis and Gleason Grading of Prostate Cancer: the PANDA challenge. Wouter Bulten, Kimmo Kartasalo, Po-Hsuan Cameron Chen, Peter Ström, Hans Pinckaers, Kunal Nagpal, Yuannan Cai, David F. Steiner, Hester van Boven, Robert Vink, Christina Hulsbergen-van de Kaa, Jeroen van der Laak, Mahul B. Amin, Andrew J. Evans, Theodorus van der Kwast, Robert Allan, Peter A. Humphrey, Henrik Grönberg, Hemamali Samaratunga, Brett Delahunt, Toyonori Tsuzuki, Tomi Häkkinen, Lars Egevad, Maggie Demkin, Sohier Dane, Fraser Tan, Masi Valkonen, Greg S. Corrado, Lily Peng, Craig H. Mermel, Pekka Ruusuvuori, Geert Litjens, Martin Eklund & the PANDA Challenge consortium.

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Radboudumc Centrum voor Oncologie Artificial intelligenceProstaatkankerNieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen