ИИ использовали для сокращения побочных действий при лечении рака химиотерапией

Исследователи из MIT применили машинное обучение для снижения доз препаратов, принимаемых пациентами при лучевой и химиотерапии. Частота изменилась с ежемесячной до нескольких раз за год, а дозировка в отдельных случаях сократилась вдвое.

Процесс обучения

Учёные использовали метод обучения с подкреплением. В качестве нейросети они выбрали разработку DeepMind: в беспилотных транспортных средствах её обучают езде в потоке и парковке.

Нейросети предстояло рассчитать график приёма комплекса препаратов в рамках курса лечения: темозоломида, прокарбазина, ломустина, винкристина. Для этого она использовала данные о препаратах, которые прошли как клинические испытания, так и опыты на животных, а также применялись не первый десяток лет. Дозу лекарств ИИ рассчитывал, исходя из веса пациента.

В первую очередь нейросеть назначала пациенту приём лекарства согласно плану лечения или же отменяла его. Выбор первого пункта открывал ещё два варианта: назначение полноценной дозы или её части. При этом ИИ учитывал дополнительное условие: соответствие изменения размера опухоли описанному в карточках пациентов. Совпадение по последнему критерию означало получение нейросетью вознаграждения. Этот подход снизил побочные эффекты от лечения.

Нейросеть получала штраф за решение о выдаче полноценных доз лекарств, поэтому искала способ обойтись меньшим их количеством.

По словам учёных, они впервые использовали модель, которая противопоставляла возможные негативные последствия действий успешному исходу. Классическая модель обучения с подкреплением ориентируется на достижение результата любой ценой.

Применение на предполагаемых пациентах

Учёные отбирали из многочисленной базы данных 50 случайных карточек пациентов, которые прошли традиционный курс лечения. Для каждого из них нейросеть просчитывала около 20 000 вариантов, затем запоминала оптимальный вариант. Расчёт для следующих 50 пациентов производился на основе полученных данных и ограничений, наложенных командой исследователей.

Нейросеть дополнительно протестировали на карточках 50 других пациентов, которые прошли курс лечения с приёмами препаратов темозоломид и винкристин. Штрафы за выдачу малых или больших доз привели к снижению количества выписанных лекарств и уменьшению опухоли. Отсутствие штрафов, напротив, приблизило дозировку препаратов к традиционным.

Частота использования нейросетей для обнаружения и лечения рака постепенно растёт: в конце июня 2018 года ИИ диагностировал опухоли головного мозга лучше ведущей группы китайских учёных.