AIで乳がんを予知

AIで乳がんの発生を予知できる技術が開発される

 

MITコンピューター科学・人工知能研究所はディープラーニングにより乳がんの発生を予知する手法を開発したと発表しました。これにより、乳がんになりやすい人を従来よりもはるかに高い精度で発見することができるほか、将来的には乳がん以外のがんや心筋梗塞などの早期発見に役立つと期待されています。

 

米国では乳がんが、がん関連の死亡原因の第2位です。2015年だけでも約232000人もの人が乳がんだと診断されて、約4万人が乳がんで亡くなっています。また、世界のがん患者のうち、乳がんの患者数が最も多いという調査結果もあります。

このため、世界中で乳がんを早期に発見する研究が盛んに行われています。最近の例ではGoogle AI99%の精度で転移性の乳がんを発見することができたと発表されました。既に発生してしまったがんを早期に発見することはもちろん重要なことですが、もし将来がんが発生するかどうかあらかじめわかっていれば、緊密ながん検査などを通じてより効果的にがんの予防と治療が可能になります。そこで、乳がんの発生を予想するため、乳腺の密度や家族のがん履歴などから統計的にがんの発生を予測するTyrer-Cuzick(TC)法などの手法がこれまでに用いられてきました。この方法は必ずしも精度が高いものとは言えませんでした。

今回はディープラーニングによりより精度が乳がんの発生を予見できる手法をMITコンピューター科学・人工知能研究所でAIを研究しているレジーナ・バージレイ氏らの研究グループが開発しました。研究グループは39571人の女性を対象としたマンモグラフィー検査(乳房をX線で撮影する手法)により撮影された88994件の画像と、検査後5年間のがんの診断状況の統計データを利用して、深層学習によりAIをトレーニングしました。

その後、6886人分のマンモグラフィー検査の画像と診断状況の統計データを「従来のTC法」「ディープラーニングによる診断(DL)法」「TC法とDL法を組み合わせたハイブリッドDL法」の3種類の手法ごとに分析して乳がんの予測精度を検証しました。その結果、ディープラーニングを用いたDL法とハイブリッドDL法は、従来から乳がんの予測に使用されてきたTC法のみの手法に比べて高い精度で乳がんの発生を予測できました。

 

以下の表は従来のTC法とハイブリッドDL法によるリスク評価と実際のがん発生率を比較したものです。リスク評価は「低・中・高」の3段階で、縦軸が上から「TC法の低・中・高リスク」で横軸が左から「ハイブリッドDL法の低・中・高リスク」を表しています。

例えば、左上はTC法とハイブリッドDL法の両方が低リスクと評価したグループで、実際にがんが発生したのは1466人中16人、割合にして1.1%しかいませんでした。

そして、右上はTC法が低リスクと評価した一方、ハイブリッドDL法が高リスクと評価したグループになります。TC法では低リスクと評価されたものの、実際のがん発生率は3.7%と決して低くないものだったとことからTC法よりもハイブリッドDL法の方ががんをより正確に予測していることが分かります。

ハイブリッドDL法が低リスクと評価した人は、乳腺密度によらずがん発生率が同じ1.4%だったのに対して、

ハイブリッドDL法が高リスクと評価した人は、乳腺密度が低い人は4%、乳腺密度が高い人は5.5%の割合で乳がんの診断を受けていました。乳腺密度が高い人がわずかに高確率で乳がんが発生しているので、乳腺密度でのリスク評価も無意味というわけではありませんが、今回MITが開発した手法に比べれば精度はかなり低いものと言えます。

以下の画像は上記の図とマンモグラフィーの画像を比較したものになります。人間の目で見ても全く区別がつかないことから、いかに熟練した放射線医師でもマンモグラフィーから将来的に乳がんが発生するかどうかを見極めるのは困難ということが分かります。

TC法を用いた従来の予測手法では乳がんの発生率の精度が18%だったのに対して、ディープラーニングを用いた手法では31%もの精度で乳がんの発生を予測することができたとのことです。研究グループは「この手法は乳がん以外の健康問題を予測する手法の基礎になるものです。」と述べており、心筋梗塞やほかの種類のがんなどにも応用可能であるという見方を示しました。

 

 

使い方によっては医者いらずということになりそうですね。AIはピクセルに応じて画像を見ていきますから、人間の目では判断できないわずかな違いを把握することができるということですね。フラクトグラフィーとか破壊現象を見るのもこのような手法を取るのがいいのかもしれませんね。飛行機とか故障がどうして起こったのかという現象把握もAIが見ることになるのでしょうか。画像解析はAIの得意分野ですから、解析技術が上がっていいなーと思いました。

AIで乳がんを予知

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