هوش مصنوعی در عکس برداری ام ار ای

گروهی از محققان فیسبوک در همکاری با پزشکان Langone Health دانشگاه نیویورک موفق به استفاده از هوش مصنوعی در عکس‌برداری MRI شده‌اند. استفاده از هوش مصنوعی باعث می‌شود که بتوان از این روش عکس‌برداری با سرعت بسیار بالاتری در کنار همان دقت قبلی استفاده کرد.

محققان فیسبوک و پزشکان دانشگاه نیویورک اعلام کردند که با استفاده از هوش مصنوعی می‌توان سرعت عکس‌برداری MRI را افزایش داد.

مقایسه‌ی عکس‌ها گرفته شده با این روش جدید و عکس‌های گرفته شده با روش مرسوم، نشان می‌دهد که این عکس‌ها آنقدر به یکدیگر شبیه هستند که اکثر پزشکان نمی‌توانند فرق این عکس‌ها را متوجه شوند.

دو عکس پایین از یک زانوی آسیب‌دیده، گرفته شده‌ است. با وجود داشتن یک تفاوت بزرگ، این دو عکس بسیار شبیه به یکدیگر هستند. تنها تفاوت موجود در این عکس‌ها استفاده از ‌MRI همراه با کمک هوش مصنوعی در عکس سمت چپی است که با سرعت بیشتری نسبت به عکس سمت راستی ثبت شده است.

پزشکان با استفاده از عکس‌های گرفته شده با روش عکس‌برداری MRI می‌توانند که بیماری‌های مختلفی از آسیب‌ دیدگی‌های زانو تا تومورهای سرطانی را تشخیص دهند. عکس‌های گرفته شده با استفاده از MRI به‌گونه‌ای هستند که به راحتی می‌توان در آن‌ها اندام‌های داخلی، عضلات و بافت‌های مختلف بدن را از یکدیگر تشخیص داد.

با وجود مزیت‌های فراوان MRI، یکی از معایب اصلی این روش عکس‌برداری مدت زمان لازم برای تهیه‌ی عکس با دقت بالا از بدن است. در هنگام عکس‌برداری، افراد بیمار مجبور هستند تا مدت زمان‌ زیادی، حتی تا یک ساعت، در یک محیط بسته و بدون حرکت باقی بمانند.

انجام این کار باعث می‌شود که بعضی از بیماران در هنگام گرفتن عکس‌های MRI احساس نارضایتی کنند و استفاده از روش‌های سریع‌تر را ترجیح دهند. همچنین، پزشکان برای گرفتن عکس MRI از کودکان با مشکل رو‌به‌رو هستند.

استفاده از هوش مصنوعی با سرعت بخشیدن به عکس‌برداری، باعث می‌شود که علاوه‌بر تجربه‌‌ی بهتر بیماران درهنگام عکس‌برداری، از این روش عکس‌برداری هم بیشتر استفاده شود. علاوه‌بر این مزیت‌ها، در صورت استفاده از هوش مصنوعی مدت زمان انتظار بیماران در مراکز عکس‌برداری کاهش می‌یابد و هزینه‌های درمانی هم کمتر می‌شود.

محققان فیسبوک در این پژوهش که با همکاری پزشکان دانشگاه نیویورک انجام شده است، توانستند که از پتانسیل هوش مصنوعی در این روش عکس‌برداری استفاده کنند. در گذشته هم شاهد استفاده از هوش مصنوعی در زمینه‌های مختلف پزشکی بوده‌ایم.

از جمله استفاده‌های هوش مصنوعی در پزشکی می‌توان به استفاده از ربات‌های جراح، پیش بینی کردن خطر ابتلا به سرطان در یک فرد و تجزیه و تحلیل عکس‌های پزشکی اشاره کرد.

Larry Zitnick که در این پژوهش مسؤولیت هدایت گروه تحقیقاتی هوش مصنوعی فیسبوک را برعهده داشته است، درباره‌ی این تحقیق گفت محققان این شرکت علاقه‌مند هستند که در حوزه‌های پزشکی هم فعالیت کنند. این محققان می‌خواهند که با استفاده از هوش مصنوعی، برخی مشکلات و موانع موجود در زمینه‌های پزشکی را، حل کنند.

برای کاهش دادن زمان عکس برداری MRI، محققان فیسبوک هوش مصنوعی را توسعه داده‌اند که می‌تواند با استفاده از اطلاعات کمتری عکس نهایی را تولید کند. با وجود استفاده از اطلاعات کمتر، عکس‌های نهایی بسیار دقیق هستند وگرنه استفاده از این روش و تولید عکس‌هایی با دقت پایین باعث اشتباه در تشخیص پزشکی خواهد شد.

در واقع محققان فیسبوک با استفاده از هوش مصنوعی توسعه داده شده، می‌توانند به جای استفاده از ۱۰۰۰ قطعه، تنها با استفاده از ۲۵۰ قطعه، پازل نهایی که همان عکس MRI است، را بسازند.

دکتر Michael Recht استاد دانشگاه و مدیر بخش رادیولوژی در Langone Health دانشگاه نیویورک که با تیم تحقیقاتی فیسبوک در این پژوهش همکاری داشته است، درباره‌ی این پژوهش گفت آن‌ها برای بررسی کارایی این روش عکس‌برداری جدید، از زانوی ۱۰۸ بیمار با استفاده از این روش، عکس‌ گرفته‌اند.

استفاده از روش عکس‌برداری MRI به صورت عادی باعث می‌شود که فرایند عکس‌برداری از زانوی هر بیمار بین ۸ تا ۱۱ دقیقه زمان ببرد. زمانی که آنها هوش مصنوعی توسعه داده شده توسط فیسبوک را در عکس‌برداری MRI ادغام کردند، توانستند که مدت زمان عکس‌برداری را به ۴ تا ۶ دقیقه کاهش دهند. نتایج این پژوهش در مجله علمی American Journal of Roentgenology چاپ شده است.

با وجود این که به نظر می‌رسد این کاهش زمان آنقدرها هم چشم‌گیر نباشد، اما نتایج اولیه این پژوهش بسیار امیدوار کننده هستند. البته باید به این نکته هم توجه کرد که مدت زمان فرایند عکس‌برداری MRI با توجه به قسمتی از بدن که پزشکان می‌خواهند به بررسی آن بپردازند، تغییر می‌کند.

Recht که متخصص عکس‌برداری از قسمت‌های عضلانی و استخوانی بدن است، درباره‌‌ی پیشرفت صورت گرفته در این پژوهش می‌گوید زمانی که یک بیمار دچار سکته مغزی شود (در این حالت خون به درستی به برخی از قسمت‌های مغز نمی‌رسد) انجام شدن برخی کارهای پزشکی حتی چند دقیقه زودتر می‌تواند فرق میان مرگ و زندگی فرد را مشخص کنند.

او ادامه می‌دهد ما احتمال می‌دهیم با استفاده از این روش، بتوان به شکل سریع‌تری عکس‌های مورد نظر را از بافت مغز را ثبت کرد. حتی اگر بتوان این کار را با سرعت  ۳ تا ۴ برابری نسبت به قبل انجام داد؛ ما می‌توانیم زمان بسیار زیادی را در هنگام عکس‌برداری صرفه جویی کنیم که در نهایت به نفع بیمار خواهد بود.

در روش عکس‌برداری MRI، دستگاه عکس‌برداری با استفاده از میدان‌های مغناطیسی قوی و همچنین موج‌های رادیویی به گرفتن عکس از اندام‌های داخلی بدن می‌پردازد. همان‌گونه که می‌دانید بیشتر بافت بدن از آب تشکیل شده و هر مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است.

زمانی که اتم هیدروژن موجود در مولکول آب، در معرض میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، از خود موج‌هایی را با فرکانس مشخص، منتشر می‌کند. این موج‌های منتشر شده توسط دستگاه عکس‌برداری MRI جمع‌آوری می‌شوند. با استفاده از این اطلاعات جمع آوری شده و پردازش آن‌ها، عکس نهای از بدن به دست می‌آید.

پژوهش انجام شده همچنین نشان می‌دهد که، این روش عکس‌برداری جدید با وجود داشتن سرعت بالا و استفاده از اطلاعات کمتر، از دقت بسیار بالایی برخوردار است. زمانی که عکس‌های گرفته شده با این روش و عکس‌های MRI گرفته شده به روش‌ مرسوم به متخصصان رادیولوژی نشان داده شد، بیشتر آنها نتوانستند که تمایزی را میان این دو نوع عکس تشخیص دهند. این متخصصان همچنین عقیده داشتند که عکس‌های گرفته شده با روش جدید نسبت به عکس‌های مرسوم واضح‌تر هستند.

یکی معایب موجود در عکسبرداری MRI، تکان خوردن بیمار در هنگام عکس‌برداری است. در این حالت، تأثیر این تکان خوردن در عکس نهایی خود را به صورت تار شدن بافت نشان می‌دهد. با کاهش زمان عکس‌برداری می‌توان این تار شدگی ناشی از تکان خوردن بیمار را کاهش داد.

Zitnick در رابطه با الگوریتم توسعه داده شده برای هوش مصنوعی توضیح می‌دهد که ما برای آماده سازی هوش مصنوعی هزاران تصویر MRI از زانو را به این الگوریتم نشان داده‌ایم. با توجه به این کار، هوش مصنوعی توسعه داده شده به خوبی می‌داند که ساختار زانو به چه‌گونه‌ای است. در نتیجه می‌تواند در زمان عکس‌برداری از زانو، این کار را به صورتی انجام دهد که عکس نهایی واضح‌تر باشد.

پزشکان با استفاده روش‌های عکس‌برداری پزشکی مانند MRI می‌توانند بدون اینکه قسمتی از بدن را باز کنند به اندام‌های داخلی بدن نگاه کنند. برخلاف روش‌های عکس‌برداری دیگر مانند «سی‌تی‌ اسکن» (CT-Scan) یا استفاده از «اشعه‌ی ایکس» (X-Ray) که در هنگام عکس‌برداری، اشعه‌های خطرناک و پر‌ انرژی را به بدن تابیده می‌شود؛ استفاده از MRI باعث می‌شود که فرایند عکس‌برداری بدون ضرر خاصی برای بدن انجام شود.

با وجود این مزیت بزرگ، مدت زمان زیاد جهت عکس‌برداری از بدن و هزینه‌ی زیاد این روش، از معایب اصلی MRI است. با ادغام هوش مصنوعی در این روش عکس‌برداری، می‌توان امیدوار بود که پزشکان به خصوص در کشورهای در حال توسعه استفاده از این روش عکس‌برداری را به سایر روش‌ها ترجیح دهد.

البته قبل از عرضه، پزشکان باید مطمئن شوند که MRI دارای هوش مصنوعی می‌تواند از تمامی قسمت‌های بدن مانند مغز، کبد و دیگر اندام‌ها، عکس‌هایی سریع و با دقت بسیار بالا ثبت کند.

Recht در ادامه‌ی مصاحبه خود می‌گوید که ما می‌توانیم عکس‌هایی با دقت یکسان یا حتی بیشتر را در  مدت زمان کمتر با استفاده از این روش جدید بگیریم. اما قبل از هر چیز، ما باید بتوانیم که از این روش عکس‌برداری جدید برای تشخیص بیماری یا آسیب در تمامی قسمت‌های بدن استفاده کنیم.

البته باید به این نکته هم توجه کنید که این پژوهش هنوز در مرحله‌‌ی تحقیقاتی قرار دارد و نمی‌توان این روش را به عنوان یک روش نوین عکس‌برداری پزشکی مد نظر قرار داد.