Une nouvelle étude montre comment les chiens et l’IA détectent le cancer de la prostate

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Les chiens combinés à l’apprentissage automatique peuvent-ils aider à détecter le cancer de la prostate humaine? L’intelligence artificielle (IA) est de plus en plus utilisée comme un outil pour aider à créer de nouveaux diagnostics et traitements dans les sciences de la vie, la médecine et les soins de santé. Une nouvelle étude évaluée par des pairs publiée dans PLOS One démontre la faisabilité d’une méthode de diagnostic non invasive de détection précoce du cancer de la prostate humaine utilisant une combinaison de l’odorat des chiens et de l’apprentissage automatique de l’IA.

«Le cancer de la prostate est la deuxième cause de décès par cancer chez les hommes dans les pays développés», a écrit l’équipe de recherche internationale dirigée par Claire Guest de Medical Detection Dogs (MDD) au Royaume-Uni, ainsi que des chercheurs américains de la John Hopkins University School of Médecine, le Massachusetts Institute of Technology (MIT), la Harvard Medical School et le Massachusetts General Hospital, et d’autres institutions.

Le cancer de la prostate est l’un des cancers les plus fréquemment diagnostiqués dans le monde. Aux États-Unis, environ un homme sur huit recevra un diagnostic de cancer de la prostate au cours de sa vie selon l’American Cancer Society. Dans le monde, sur les 19,3 millions de nouveaux cas de cancer, 7,3% étaient de nouveaux diagnostics de cancer de la prostate selon les statistiques sur le cancer de GLOBOCAN 2020. Les autres cancers les plus fréquemment diagnostiqués l’année dernière sont le cancer colorectal avec 10%, le cancer du poumon avec 11,4% et le cancer du sein cancer avec une part de 11,7 pour cent selon le même rapport.

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«Une stratégie de détection plus sensible et plus spécifique du cancer létal de la prostate au-delà du dépistage de la population de l’antigène prostatique spécifique (PSA) sérique est nécessaire de toute urgence», ont exhorté les chercheurs.

Le cancer de la prostate a un taux de survie élevé s’il est détecté avant qu’il ne se propage à d’autres parties du corps. Le taux de survie américain relatif à 5 ans pour le cancer de la prostate localisé ou régional est de près de 100% selon l’analyse de l’American Cancer Society basée sur les données de la base de données SEER (Surveillance, Epidemiology, and End Results) qui est maintenue par le National Institut du cancer (NCI). Cependant, si le cancer de la prostate s’est propagé à d’autres parties du corps, le taux de survie relative à 5 ans aux États-Unis tombe à 30 pour cent alarmant selon le même rapport. Cela souligne la nécessité d’une détection et d’un traitement précoces.

«Le diagnostic par olfaction canine, utilisant des chiens entraînés à détecter le cancer par l’odorat, s’est avéré à la fois spécifique et sensible», ont partagé les chercheurs.

Les chiens, avec leurs millions de neurones sensoriels dans leur cavité nasale, sont capables de détecter une concentration odorante d’une à deux parties par billion selon une étude publiée en 2009 dans le Journal de l’interface de la Royal Society.

«Nous avons testé la faisabilité clinique d’une approche intégrative interdisciplinaire de la détection précoce du cancer de la prostate dans l’urine à l’aide d’une analyse d’olfaction canine et de composés organiques volatils (COV) par chromatographie en phase gazeuse-spectroscopie de masse (GC-MS) réseau de neurones artificiels (ANN) -examen assisté et profilage microbien dans une étude pilote en double aveugle », ont écrit les chercheurs.

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L’étude a utilisé des échantillons d’urine de l’Université Johns Hopkins qui ont été anonymisés et rendus aveugles aux chiens de détection médicale. Une labradorienne de quatre ans appelée Florin et une femme hongroise aux cheveux métalliques de sept ans, Vizsla, nommée Midas, ont été formées sur des échantillons de cancer de la prostate et des échantillons de contrôle en 2015-2018.

«Bien que les chiens eux-mêmes ne soient pas pratiques en tant que capteurs de diagnostic évolutifs, l’olfaction de la machine pour la détection du cancer est testable», ont écrit les chercheurs.

Les chercheurs ont formé un réseau neuronal artificiel (ANN) pour lui permettre de prédire les diagnostics des chiens. Plus précisément, un Multiplayer Perceptron (MLP) entièrement connecté avec des neurones utilisant des fonctions de transfert sigmoïde a été formé à l’aide de PatternMaster.

«Le système d’olfaction canine était sensible à 71% et entre 70 et 76% spécifique pour détecter le cancer de la prostate Gleason 9», rapportent les chercheurs. «Nous avons également confirmé les différences de COV par GC-MS et les différences de microbiote par séquençage de l’ADNr 16S entre les témoins positifs au cancer et les témoins négatifs à la biopsie. En outre, l’ANN formé a identifié les régions d’intérêt dans les données GC-MS, informées par les diagnostics canins.

«L’objectif final de l’étude pilote que nous rapportons ici a été d’ouvrir la voie au développement d’outils de diagnostic olfactif à base de machine qui définissent et récapitulent ce qui peut être détecté et accompli maintenant via l’olfaction canine», ont écrit les chercheurs.

Avec cette étude pilote en double aveugle, des chercheurs britanniques et américains ont ouvert la porte à la possibilité de développer à l’avenir des outils de diagnostic non évasifs de détection précoce du cancer de la prostate utilisant des chiens et de l’intelligence artificielle – renforçant ainsi le fait que les chiens sont bien ceux de l’humanité. meilleur ami.

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