แพลตฟอร์มออนไลน์บนมือถือและปัญญาประดิษฐ์แบบเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปาก

Abstract

การวิจัยในโครงการแพลตฟอร์มออนไลน์บนมือถือและปัญญาประดิษฐ์แบบเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปากครั้งนี้ มีวัตถุประสงค์ คือ 1) เพื่อพัฒนาแพลตฟอร์มออนไลน์สำหรับการเก็บข้อมูลรูปภาพทางคลินิกของรอยโรคที่อาจเปลี่ยนแปลงเป็นมะเร็งช่องปากและมะเร็งช่องปาก 2) เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์แบบการเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการคัดกรองรอยโรคที่อาจเปลี่ยนเป็นมะเร็งช่องปากและมะเร็งช่องปาก จากฐานข้อมูลภาพถ่ายทางคลินิกและผลการตรวจชิ้นเนื้อในแพลตฟอร์มออนไลน์ที่พัฒนาขึ้น และ 3) เพื่อพัฒนาระบบคัดกรองมะเร็งช่องปากอัตโนมัติสำหรับช่วยบุคลากรทางการแพทย์ในการตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปากสำหรับการเฝ้าระวังโรคมะเร็งช่องปากในพื้นที่ที่ขาดแคลนผู้เชี่ยวชาญ โดยใช้รูปแบบการวิจัยเชิงคุณภาพ มีกลุ่มตัวอย่างเป็นผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงเป็นมะเร็งช่องปากและบุคลากรทางการแพทย์/ทันตแพทย์/นักศึกษาทางการแพทย์ ที่นำแอปพลิเคชันตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปากไปทดลองใช้งาน ผลการวิจัยครั้งนี้ พบว่า การพัฒนาแพลตฟอร์มออนไลน์สำหรับการเก็บข้อมูลรูปภาพทางคลินิกของรอยโรคที่อาจเปลี่ยนแปลงเป็นมะเร็งช่องปากและมะเร็งช่องปาก มีข้อมูลรูปถ่ายภายในช่องปากที่ได้จากแอปพลิเคชันมือถือของมะเร็งช่องปาก โดยมีจำนวนรูปภาพมะเร็งช่องปาก จำนวน 350 ภาพ ภาพรอยโรคที่อาจเปลี่ยนแปลงเป็นมะเร็งช่องปาก จำนวน 300 ภาพ และภาพเนื้อเยื่อปกติในช่องปาก จำนวน 350 ภาพ (จำนวนภาพนี้เป็นจำนวนภาพขั้นต่ำที่สามารถใช้ในการสร้างโมเดลการเรียนรู้แบบเชิงลึก จำนวนภาพจะเพิ่มมากขึ้นกว่านี้ในอนาคตตามการใช้งานระบบที่พัฒนาขึ้น ซึ่งจะทำให้ระบบคัดกรองอัตโนมัติมีความแม่นยำขึ้น) โดยมีเกณฑ์การรับเข้า คือ ข้อมูลรูปถ่ายภายในช่องปากของมะเร็งช่องปากและรอยโรคก่อนมะเร็งช่องปาก ทั้งหมดได้รับการยืนยันผลด้วยวิธีการวินิจฉัยรอยโรคมาตรฐาน คือ การตัดชิ้นเนื้อส่งตรวจทางพยาธิวิทยา และมีเกณฑ์การคัดออก คือ ข้อมูลรูปถ่ายภายในช่องปากที่ไม่มีการยืนยันผลตรวจทางพยาธิวิทยาและข้อมูลรูปถ่ายในช่องปากที่ไม่สมบูรณ์ สำหรับใช้เป็นรูปภาพต้นแบบในการพัฒนาระบบคัดกรองอัตโนมัติ การพัฒนาเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์แบบการเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการคัดกรองรอยโรคที่อาจเปลี่ยนเป็นมะเร็งช่องปากและมะเร็งช่องปาก จากฐานข้อมูลภาพถ่ายทางคลินิกและผลการตรวจชิ้นเนื้อในแพลตฟอร์มออนไลน์ที่พัฒนาขึ้น โดยมีขั้นตอนการวิเคราะห์ คือ การทำเครื่องหมายระบุตำแหน่งรอยโรคจากภาพ (Annotate) ก่อนทำการวิเคราะห์รอยโรคด้วยโปรแกรมโดยทันตแพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านศัลยกรรมช่องปากและแม็กซิลโลเฟเชียล (Oral and Maxillofacial Surgery) จำนวน 3 คน จากนั้นจึงใช้โปรแกรมปัญญาประดิษฐ์แบบการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อการวิเคราะห์จำแนกรูปภาพลักษณะทางคลินิกของมะเร็งช่องปากกับรอยโรคก่อนมะเร็งช่องปาก และการพัฒนาระบบคัดกรองมะเร็งช่องปากอัตโนมัติสำหรับช่วยบุคลากรทางการแพทย์ในการตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปากสำหรับการเฝ้าระวังโรคมะเร็งในช่องปากในพื้นที่ที่ขาดแคลนผู้เชี่ยวชาญ โดยบุคลากรทางการแพทย์สามารถถ่ายภาพช่องปากผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงเป็นมะเร็งช่องปากด้วยมือถือสมาร์ทโฟนและสามารถเลือกรูปส่งไปวิเคราะห์ที่เครื่องแม่ข่ายเพื่อทำการวินิจฉัยอาการเบื้องต้น รวมทั้งสามารถติดต่อผู้เชี่ยวชาญเพื่อปรึกษาผลการวิเคราะห์ได้ จากการพัฒนาแพลตฟอร์มออนไลน์บนมือถือและปัญญาประดิษฐ์แบบเรียนรู้เชิงลึก สำหรับการตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปาก ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการช่วยเหลือทันตแพทย์และนักวิจัยรุ่นใหม่ให้เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยเสี่ยงและโรคมะเร็งช่องปาก โดยใช้ PrimeKG (Precision Medicine Knowledge Graph) เพื่อแสดงภาพรวมของโรคที่ต้องการศึกษาเป็นการผสมผสานของโมเดลการเรียนรู้เชิงลึก (Deep Lerning) เพื่อตรวจหาโรคมะเร็งช่องปาก จากรูปภาพที่ถ่ายโดยสมาร์ทโฟนได้เพิ่มศักยภาพสำคัญให้แอปพลิเคชันนี้สามารถวินิจฉัยได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทันตแพทย์และนักวิจัยรุ่นใหม่สามารถเปรียบเทียบการวินิจฉัยของตนเองกับผลลัพธ์ที่ได้จากโมเดล นอกจากนี้การใช้งานและประโยชน์ของแอปพลิเคชันได้รับการประเมินจากผู้ทดลองใช้ จำนวน 100 คน แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่ดีในการเพิ่มความรู้และทักษะการวินิจฉัยของทันตแพทย์และนักวิจัยรุ่นใหม่ โดยการประเมินผล พบว่า แอปพลิเคชันมีประสิทธิภาพสูงในการเพิ่มความรู้ใหม่และเป็นประโยชน์ในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยเสี่ยงและมะเร็งช่องปาก