Появился критерий, позволяющий с помощью искусственного интеллекта (ИИ) количественно оценивать, насколько прогрессирует идиопатический лёгочный фиброз — заболевание, при котором лёгкие постепенно становятся жёсткими, — и прогнозировать дальнейшее течение.
Совместная исследовательская группа под руководством профессора Чхве Чжу Э (отделение радиологии больницы «Асан» в Сеуле) и профессора Ким Хо Чхоля (пульмонология той же клиники), а также профессора Ли Хо Ёна (радиология Samsung Medical Center) 3-го числа сообщила: анализ КТ-изображений грудной клетки с применением ИИ подтвердил порог, при котором растёт риск смерти или трансплантации лёгких. Если за год фиброзный балл увеличивается на 4,05 процентного пункта и более, риск повышается. Результаты исследования 24 мая опубликованы в онлайн-версии международного научного журнала 〈American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine〉.
Сначала команда определила порог по данным пациентов больницы «Асан», затем проверила, воспроизводится ли тот же результат на выборке Samsung Medical Center. Исследование выполнено как ретроспективный анализ медицинских записей.
Изменения, которые может «пропустить» функциональная диагностика, видны на КТ
Идиопатический лёгочный фиброз — это заболевание, при котором без очевидной причины нормальная лёгочная ткань превращается в рубцовую. «Идиопатический» означает, что причину установить невозможно. «Фиброз» — это процесс, при котором ранее мягкая ткань утолщается и становится жёсткой, как рубец.
По мере прогрессирования болезни лёгкие становятся более ригидными, и человеку трудно глубоко вдохнуть. Снижается и способность лёгких передавать кислород из воздуха в кровь. Поскольку уже повреждённые участки трудно вернуть к исходному состоянию, важно как можно раньше понять скорость прогрессирования.
Сейчас степень прогрессирования чаще всего оценивают по тестам функции лёгких. Форсированная жизненная ёмкость лёгких — это объём воздуха, который человек может максимально вдохнуть и затем с усилием выдохнуть. Тест диффузионной способности лёгких по монооксиду углерода показывает, насколько эффективно лёгкие передают газы, такие как кислород, в кровь.
Оба теста полезны для оценки изменений функции лёгких в целом. Однако по ним трудно понять, какая именно часть лёгких и насколько «затвердела». Есть и ограничение: показатели могут меняться в зависимости от того, насколько пациент сотрудничает при выполнении теста и каково его дыхание в момент обследования.
КТ позволяет напрямую увидеть внутреннюю структуру лёгких. Но сравнивать небольшие изменения только «на глаз» медицинскому персоналу непросто. Оценки могут различаться в зависимости от специалиста, а также было трудно выразить точным числом, насколько расширилась зона уплотнения по сравнению с годом ранее.
Фиброзный балл рассчитали, суммировав «сетчатые» и «сотовые» изменения
Команда использовала программное обеспечение на базе ИИ, чтобы автоматически вычислять на КТ долю участков с «ретикулярными изменениями» и изменениями по типу «сотового лёгкого».
Ретикулярные изменения на КТ выглядят как тонкие линии, переплетающиеся подобно сети. Изменения по типу «сотового лёгкого» — это картина, при которой в сильно повреждённых лёгких видны мелкие воздушные полости, собранные в несколько слоёв. Исследователи сложили доли этих двух признаков от общего объёма лёгких и представили результат как «фиброзный балл».
Сначала исследователи проанализировали данные 524 пациентов, которым в больнице «Асан» поставили диагноз идиопатического лёгочного фиброза. Все они прошли и КТ, и функциональные тесты лёгких при первом обследовании и при контрольном визите примерно через год.
Затем этот критерий применили к 224 пациентам Samsung Medical Center, которые соответствовали тем же условиям. Это было сделано, чтобы проверить, работает ли порог, найденный в одной клинике, и для пациентов другой.
Сравнение первой КТ и снимков через год у всех 748 пациентов показало: чем сильнее рос фиброзный балл, тем чаще функциональные тесты лёгких также указывали на ухудшение.
При снижении форсированной жизненной ёмкости лёгких на 5% фиброзный балл в среднем увеличивался на 2,72 процентного пункта. При снижении диффузионной способности лёгких по монооксиду углерода на 10% средний рост составлял 4,52 процентного пункта.
Рост жёсткости лёгких всего на 4% за год может увеличить риск смерти и пересадки в 2,78 раза
Порог, который лучше всего разделял риск смерти или трансплантации лёгких, составил 4,05 процентного пункта. У пациентов, у которых через год фиброзный балл вырос на эту величину или больше по сравнению с первым обследованием, риск смерти или трансплантации лёгких был выше.
Та же тенденция подтвердилась и на данных Samsung Medical Center. Даже после учёта факторов, способных влиять на исходы, — возраста, пола и исходной функции лёгких — у пациентов, у которых фиброзный балл увеличился на 4,05 процентного пункта и более, риск смерти или трансплантации лёгких был в 2,78 раза выше. Если ограничить период наблюдения тремя годами, этот показатель составил 2,88 раза.
Эта цифра не означает, что индивидуальная вероятность смерти у конкретного пациента просто увеличивается в 2,78 раза. Речь о том, что относительная скорость наступления событий — смерти или трансплантации лёгких — в период исследования была выше на указанную величину.
У 75-летнего пациента, описанного в статье, фиброзный балл за год вырос с 11,66% до 15,77%, а за тот же период снизились и жизненная ёмкость лёгких, и диффузионная способность.
Исследователи добавили к существующим методам оценки, которые прогнозируют течение на основе пола, возраста и функции лёгких, фиброзный балл по первой КТ и величину его изменения за год. В результате повысилась способность отличать пациентов с более высоким риском смерти или трансплантации лёгких.
Таким образом, анализ с помощью ИИ может стать вспомогательным показателем, который в числах отражает изменения на изображениях, трудно уловимые только по функциональным тестам лёгких.
Решать о смене терапии только по фиброзному баллу пока рано
Вместе с тем использовать порог 4,05 процентного пункта как непосредственный критерий для изменения лечения пока рано. Это наблюдательное исследование на основе анализа прошлых медицинских записей, а число пациентов, на которых результат проверили в другой клинике, составило 224. Нужны дополнительные исследования, чтобы понять, можно ли применять тот же порог при различиях в КТ-оборудовании и протоколах, а также в программах ИИ.
По одному этому исследованию нельзя сделать вывод, что всем пациентам необходимо ежегодно проходить КТ. Повторные КТ означают воздействие ионизирующего излучения.
Поэтому нельзя менять терапию, опираясь только на один фиброзный балл. Нужно оценивать вместе функцию лёгких и симптомы, сатурацию кислорода, показывающую, насколько кровь насыщена кислородом, а также изменения на КТ.
Пациент может на приёме спросить, на сколько процентных пунктов изменился его фиброзный балл по сравнению с прошлым годом. Важно также проверить, выполнялись ли обе КТ в сопоставимых условиях и менялась ли функция лёгких в том же направлении.
Профессор Чхве Чжу Э заявила: «Это исследование предложило порог клинически значимого изменения фиброзного балла и показало, что технологии количественного анализа КТ могут использоваться как вспомогательный показатель при регулярном наблюдении пациентов с идиопатическим лёгочным фиброзом и при выработке стратегии лечения в будущем».
Профессор Ким Хо Чхоль отметил: «При идиопатическом лёгочном фиброзе, если лёгкие однажды повреждены, восстановление затруднено, поэтому ранняя диагностика и лечение крайне важны», — и добавил: «Это исследование имеет большое значение, поскольку установило критерий объективной оценки степени прогрессирования идиопатического лёгочного фиброза и подтвердило возможность использования визуализационного биомаркера для проверки эффективности лечения в будущих клинических испытаниях».
Визуализационный биомаркер — это показатель, который количественно выражает изменения, видимые на КТ или магнитно-резонансной томографии (МРТ), и используется для оценки прогрессирования заболевания или эффекта лечения.
