Para peneliti dari Rumah Sakit Umum Massachusetts dan MIT berdiri di depan pemindai CT di MGH, tempat beberapa data validasi dihasilkan. Kiri ke kanan: Regina Barzilay, Lecia Sequist, Florian Fintelmann, Ignacio Fuentes, Peter Mikhael, Stefan Ringer, dan Jeremy Wohlwend Kredit: Guy Zylberberg.
Nama Sybil berasal dari nubuat Yunani Kuno, juga dikenal sebagai sibyls: tokoh feminin yang diandalkan untuk menyampaikan pengetahuan ilahi tentang masa lalu, sekarang, dan masa depan yang tak terlihat dan mahakuasa. Sekarang, nama tersebut telah digali dari zaman kuno dan dianugerahkan pada alat kecerdasan buatan untuk penilaian risiko kanker paru-paru yang sedang dikembangkan oleh para peneliti di Klinik Abdul Latif Jameel MIT untuk Pembelajaran Mesin dalam Kesehatan, Pusat Kanker Umum Massal (MGCC), dan Rumah Sakit Memorial Chang Gung (CGMH).
Kanker paru-paru adalah kanker paling mematikan No. 1 di dunia, mengakibatkan 1,7 juta kematian di seluruh dunia pada tahun 2020, membunuh lebih banyak orang daripada gabungan tiga kanker paling mematikan berikutnya.
“Ini adalah pembunuh kanker terbesar karena relatif umum dan relatif sulit diobati, terutama setelah mencapai stadium lanjut,” kata Florian Fintelmann, ahli radiologi intervensi toraks MGCC dan rekan penulis pada karya baru tersebut. “Dalam hal ini, penting untuk diketahui bahwa jika Anda mendeteksi kanker paru-paru sejak dini, hasil jangka panjangnya jauh lebih baik. Tingkat kelangsungan hidup lima tahun Anda mendekati 70 persen, sedangkan jika Anda mendeteksinya ketika sudah maju, tingkat kelangsungan hidup lima tahun hanya kurang dari 10 persen.”
Meskipun ada lonjakan terapi baru yang diperkenalkan untuk memerangi kanker paru-paru dalam beberapa tahun terakhir, sebagian besar pasien dengan kanker paru-paru masih menyerah pada penyakit ini. Pemindaian computed tomography (LDCT) dosis rendah pada paru-paru saat ini adalah cara paling umum pasien disaring untuk kanker paru-paru dengan harapan menemukannya pada tahap paling awal, ketika masih dapat diangkat melalui pembedahan. Sybil mengambil skrining selangkah lebih maju, menganalisis data gambar LDCT tanpa bantuan ahli radiologi untuk memprediksi risiko pasien mengembangkan kanker paru-paru di masa depan dalam waktu enam tahun.
Dalam makalah baru mereka yang diterbitkan dalam Journal of Clinical Oncology, peneliti Jameel Clinic, MGCC, dan CGMH menunjukkan bahwa Sybil memperoleh indeks C 0,75, 0,81, dan 0,80 selama enam tahun dari beragam set pemindaian LDCT paru-paru yang diambil dari National Lung Cancer Screening Trial (NLST), Mass General Hospital (MGH), dan CGMH, masing-masing—model yang mencapai skor C-index lebih dari 0,7 dianggap baik dan lebih dari 0,8 dianggap kuat. ROC-AUCs untuk prediksi satu tahun menggunakan Sybil mendapat skor lebih tinggi, mulai dari 0,86 hingga 0,94, dengan 1,00 menjadi skor tertinggi.
Terlepas dari keberhasilannya, sifat 3D dari CT scan paru-paru membuat Sybil menjadi tantangan untuk dibangun. Rekan penulis pertama Peter Mikhael, seorang mahasiswa Ph.D. MIT di bidang teknik elektro dan ilmu komputer, dan afiliasi dari Jameel Clinic dan MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL), menyamakan proses tersebut dengan “mencoba menemukan jarum di tumpukan jerami.”
Data pencitraan yang digunakan untuk melatih Sybil sebagian besar tidak ada tanda-tanda kanker karena kanker paru-paru stadium awal menempati sebagian kecil paru-paru—hanya sebagian kecil dari ratusan ribu piksel yang membentuk setiap CT scan. Bagian jaringan paru-paru yang lebih padat dikenal sebagai nodul paru-paru, dan meskipun mereka memiliki potensi untuk menjadi kanker, sebagian besar tidak, dan dapat terjadi dari infeksi yang disembuhkan atau iritasi di udara.
Untuk memastikan bahwa Sybil akan dapat menilai risiko kanker secara akurat, Fintelmann dan timnya melabeli ratusan CT scan dengan tumor kanker yang terlihat yang akan digunakan untuk melatih Sybil sebelum menguji model pada CT scan tanpa tanda-tanda kanker yang jelas.
Mahasiswa Ph.D. teknik elektro dan ilmu komputer MIT Jeremy Wohlwend, rekan penulis makalah dan Jameel Clinic dan afiliasi CSAIL, terkejut dengan betapa tingginya skor Sybil meskipun kurangnya kanker yang terlihat. “Kami menemukan bahwa sementara kami [sebagai manusia] tidak dapat melihat di mana kanker itu berada, model itu masih dapat memiliki kekuatan prediktif tentang paru-paru mana yang pada akhirnya akan mengembangkan kanker,” kenangnya. “Mengetahui [Sybil] mampu menyoroti sisi mana yang paling mungkin menjadi sisi yang sangat menarik bagi kami.”
Rekan penulis Lecia V. Sequist, seorang ahli onkologi medis, ahli kanker paru-paru, dan direktur Pusat Inovasi Deteksi Kanker Dini di MGH, mengatakan hasil yang dicapai tim dengan Sybil penting “karena skrining kanker paru-paru tidak dikerahkan secara maksimal di AS atau secara global, dan Sybil mungkin dapat membantu kami menjembatani kesenjangan ini.”
Program skrining kanker paru-paru kurang berkembang di wilayah Amerika Serikat yang paling terpukul oleh kanker paru-paru karena berbagai faktor. Ini berkisar dari stigma terhadap perokok hingga faktor lanskap politik dan kebijakan seperti ekspansi Medicaid, yang bervariasi dari satu negara bagian ke negara bagian lainnya.
Selain itu, banyak pasien yang didiagnosis dengan kanker paru-paru saat ini tidak pernah merokok atau mantan perokok yang berhenti lebih dari 15 tahun yang lalu — ciri-ciri yang membuat kedua kelompok tidak memenuhi syarat untuk skrining CT kanker paru-paru di Amerika Serikat.
“Data pelatihan kami hanya terdiri dari perokok karena ini adalah kriteria yang diperlukan untuk mendaftar di NLST,” kata Mikhael. “Di Taiwan, mereka menyaring nonsmoker, jadi data validasi kami diharapkan berisi orang-orang yang tidak merokok, dan sangat menyenangkan melihat Sybil menggeneralisasi dengan baik kepada populasi itu.”
“Langkah selanjutnya yang menarik dalam penelitian ini adalah menguji Sybil secara prospektif pada orang-orang yang berisiko terkena kanker paru-paru yang belum merokok atau yang berhenti beberapa dekade yang lalu,” kata Sequist. “Saya merawat pasien seperti itu setiap hari di klinik kanker paru-paru saya dan dapat dimengerti sulit bagi mereka untuk berdamai bahwa mereka tidak akan menjadi kandidat untuk menjalani skrining. Mungkin itu akan berubah di masa depan.”
Ada pertumbuhan populasi pasien dengan kanker paru-paru yang dikategorikan sebagai bukan perokok. Wanita yang tidak merokok lebih mungkin didiagnosis menderita kanker paru-paru daripada pria yang bukan perokok. Secara global, lebih dari 50 persen wanita yang didiagnosis menderita kanker paru-paru adalah bukan perokok, dibandingkan dengan 15 hingga 20 persen pria.
Profesor MIT Regina Barzilay, rekan penulis makalah dan pimpinan fakultas AI Jameel Clinic, yang juga anggota Koch Institute for Integrative Cancer Research, memuji upaya bersama MIT dan MGH pada Sybil kepada Sylvia, saudara perempuan dari teman dekat Barzilay dan salah satu pasien Sequist.
“Sylvia masih muda, sehat, dan atletis—dia tidak pernah merokok,” kenang Barzilay. “Ketika dia mulai batuk, baik dokter maupun keluarganya awalnya tidak curiga bahwa penyebabnya bisa jadi kanker paru-paru. Ketika Sylvia akhirnya didiagnosis dan bertemu dengan Dr. Sequist, penyakit itu terlalu lanjut untuk kembali ke jalurnya. Ketika berduka atas kematian Sylvia, kami tidak bisa berhenti memikirkan berapa banyak pasien lain yang memiliki lintasan serupa.”
