Benelux primeur: ZNA en GZA Ziekenhuizen gebruiken slimme software voor diagnose kanker

Artificiële intelligentie zorgt voor veel snellere en preciezere beoordeling miljoenen tumorcellen

Als eerste in de Benelux gebruikt het laboratorium voor weefselonderzoek (pathologie) van Ziekenhuis Netwerk Antwerpen (ZNA) en GZA Ziekenhuizen artificiële intelligentie (AI) in de strijd tegen kanker. Slimme software ondersteunt de pathologen bij de diagnose van miljoenen tumorcellen. Het gaat om onderzoeken naar het type tumor en of deze tumor gevoelig is voor bepaalde therapieën.

De AI-software analyseert het weefselstaal en gidst de patholoog naar delen die mogelijk bijkomend onderzoek vereisen. Dat gebeurt onder andere door groeipatronen van de tumor te bepalen of kankercellen exact te tellen in plaats van te schatten met het oog. Zo kan de arts sneller en beter onderbouwd de diagnose staven. De patholoog blijft wel aan het stuur van de diagnose. Door de ondersteuning met AI kent de patiënt veel sneller de uitslag van het onderzoek, en kan de behandeling vroeger van start gaan.

Voor de diagnose van borst- en prostaattumoren gebruiken ZNA en GZA Ziekenhuizen de slimme software van het Israëlische Ibex Medical. Om te bepalen of tumoren in de longen en andere weefsels gevoelig zijn voor immuuntherapie, werkt het lab met software van het Duitse Mindpeak.

Op 1 januari 2024 fuseren ZNA en GZA Ziekenhuizen tot ZAS (Ziekenhuis aan de Stroom). Een aantal diensten - zoals het lab anatome pathologie - werkt al onder de vlag van ZAS.

Patholoog krijgt extra paar digitale ogen

De computer en het slimme algoritme geven de patholoog (= de specialist die weefsels en cellen onderzoekt, zoals tumoren) als het ware een extra paar digitale ogen.

Borst- en prostaattumoren: berekening aandeel aangetaste cellen en markeren opvallende gebieden

Bij borst- en prostaattumoren gaat een krachtige computer met de slimme software van Ibex aan de slag met ingescande beelden van het gezwel. De software berekent het aandeel aangetaste cellen en markeert ook bepaalde zones die mogelijk extra tests vereisen. Zo gidst de software de arts naar interessante gebieden met welomschreven kenmerken. Het gaat bijvoorbeeld om cellen die abnormaal groeien of reageren op antilichamen (*). De patholoog beoordeelt die zones en bepaalt vervolgens of de tumor kwaadaardig is of niet.

(*) Een antilichaam is een eiwit dat het immuunsysteem van het lichaam produceert om ziekteverwekkers te bestrijden. In de context van kanker worden ze gebruikt om specifieke eiwitten aan te tonen die wel of niet eigen zijn aan bepaalde tumorcellen. Het aantonen van de aan- of afwezigheid van deze eiwitten helpt de patholoog om het tumortype vast te stellen of om de respons op bepaalde therapieën te voorspellen.

Scan van een borsttumor zonder gebruik van artificiële intelligentie (AI).

Scan van een borsttumor na analyse met artificiële intelligentie. De AI-software van Ibex Medical gidst de patholoog naar de interessante gebieden in een biopsie. Met de heat map duidt de AI de waarschijnlijkheid van een invasieve tumor (= kanker) aan, waarbij rood meer waarschijnlijk is. Zonder de AI moet de patholoog dit inschatten met het oog.

Inschatting succes immuuntherapie

Het algoritme van het Duitse Mindpeak is dan weer geschikt voor bijvoorbeeld de analyse van alle tumoren waarbij immuuntherapie (**) het verschil kan maken. Een weefselstaal van een tumor telt miljoenen cellen, en het lab onderzoekt meerdere stalen.

Het menselijk oog kan die miljoenen cellen uiteraard niet tellen, de slimme software kan dat wel. De software berekent mee het aantal cellen dat gevoelig is voor bepaalde medicatie. Zo kan de arts inschatten of de patiënt baat heeft bij een specifieke therapie.

(**) Bij deze therapie krijgt de kankerpatiënt medicijnen om de werking van het afweersysteem te versterken. Hierdoor gaat het afweersysteem de kankercellen herkennen, opruimen en vernietigen. Oorspronkelijk werd immuuntherapie toegepast bij bepaalde vormen van longkanker (niet-kleincellig longcarcinoom). Intussen is immuuntherapie ook belangrijk bij de behandeling van tumoren in de borst, slokdarm, maag, hoofd- en halsstreek, urinewegen en mannelijke geslachtsorganen (urogenitale tumoren).

Scan van een tumor zonder analyse door AI.

Bij deze scan heeft AI-software van Mindpeak de cellen geteld en geclassificeerd. Er zijn tumorale cellen die aankleuren voor het PD-L1-eiwit, tumorale cellen die niet aankleuren voor PD-L1 en ontstekingscellen die aankleuren voor PD-L1. Met deze 3 parameters wordt een formule ingevuld (TPS-score en CPS-score, in de linkerkolom) die mee bepaalt of een tumor in aanmerking komt voor immuuntherapie. Zonder de AI moet de patholoog dit inschatten met het oog.

“Veel sneller en preciezer miljoenen cellen tellen”

Door de slimme software gaat de beoordeling veel sneller en preciezer. Daarnaast verkleint de kans dat microscopisch kleine afwijkingen over het hoofd worden gezien.

Patholoog Sabine Declercq, medisch coördinator van het laboratorium voor Pathologische Anatomie, legt uit wat de drie grote voordelen zijn:

“De combinatie van artificiële intelligentie met de ervaring van de patholoog levert preciezere diagnoses op. De reden hiervoor is dat de software elke keer opnieuw op exact dezelfde manier beelden analyseert.
Daarnaast komen we sneller tot een diagnose. Een computer raakt nooit vermoeid en heeft niet de beperkingen die een mens wel heeft, zoals de nood aan rust. Doordat de software de klok rond kan werken, hebben de pathologen meer tijd voor het onderzoek en de diagnose van complexere tumoren.
De derde troef van deze slimme software is dat ZNA en GZA Ziekenhuizen bepaalde onderzoeken voortaan in het eigen lab kunnen uitvoeren. De stalen hoeven daardoor niet meer naar een extern lab. Zo weet de patiënt sneller waar hij of zij aan toe is, en kunnen de kankerspecialisten sneller de meest geschikte therapie opstarten. In de praktijk kan dit een patiënt tot een week tijdswinst opleveren.”

15000 stalen per jaar

Het lab anatome pathologie van ZNA en GZA Ziekenhuizen mikt in de opstartfase op 1150 stalen per jaar en wil dat tegen 2024 optrekken naar 15000 stalen per jaar. Het gaat vooral om stalen van tumoren in de maag, borst, prostaat en longen.

Belangrijk is dat de patholoog aan het stuur blijft van de diagnose. De software ondersteunt daarbij.

Wat is artificiële intelligentie?

Bij artificiële of kunstmatige intelligentie vertoont software mensachtige vaardigheden en gedragingen zoals redeneren, leren, plannen en creativiteit. In de medische wetenschap wordt artificiële intelligentie voornamelijk gebruikt voor het leren en trekken van conclusies uit complexe medische data. Dit kan bijvoorbeeld een uitgebreide tabel met symptomen zijn.

De AI-software die het lab pathologie van ZNA en GZA Ziekenhuizen gebruikt, analyseert ingescande beelden van microscopische weefselsneden en leert eruit. Hij ontvangt gegevens (= beelden), verwerkt die (= berekent hoeveel cellen afwijken) en rapporteert de resultaten. Vervolgens evalueert de patholoog de resultaten op juistheid om ze daarna te gebruiken bij het stellen van de diagnose.

De slimme software die ZNA en GZA Ziekenhuizen gebruiken voor de analyse van tumoren is goedgekeurd voor de Europese markt. Het is geen startup of proefproject.

Software geschikt voor meest voorkomende tumoren

De slimme software die het lab van beide ziekenhuizen gebruikt, is onder meer geschikt voor de diagnose van borst-, prostaat- en longtumoren. Dat zijn de meest voorkomende tumoren in ons land.

Mannen hebben het vaakst te maken met prostaatkanker, longkanker en dikkedarmkanker. Bij vrouwen gaat het om borstkanker, dikkedarmkanker en longkanker. Kanker treft voornamelijk oudere personen. Ongeveer één op de drie mannen en één op de vier vrouwen krijgt met de ziekte te maken voor de 75e verjaardag.

In België is kanker een van de belangrijkste doodsoorzaken. Iets meer dan een kwart (25,5%) van de 109 000 overlijdens in 2019 was het gevolg van een tumor. Door de vergrijzing en oorzaken die te maken hebben met de levensstijl en het milieu zal dit alleen maar toenemen.