Modelos fundamentais para detecção rápida e sem rótulos da infiltração de glioma

Um desafio crítico no tratamento do glioma é detectar a infiltração tumoral durante a cirurgia para alcançar a resseção máxima segura. Infelizmente, o tumor residual ressecável com segurança é encontrado na maioria dos pacientes com glioma após a cirurgia, causando recorrência precoce e diminuição da sobrevida. Aqui apresentamos o FastGlioma, um modelo fundamental visual para detecção rápida (<10 s) e precisa da infiltração de glioma em tecido cirúrgico fresco e não processado. O FastGlioma foi pré-treinado usando auto-supervisão em larga escala (cerca de 4 milhões de imagens) em microscopia óptica rápida e sem rótulos, e foi ajustado para produzir uma pontuação normalizada que indica o grau de infiltração tumoral em imagens ópticas de lâmina inteira. Em uma coorte de teste internacional, multicêntrica e prospectiva de pacientes com glioma difuso (n = 220), o FastGlioma foi capaz de detectar e quantificar o grau de infiltração tumoral com uma área média sob a curva característica de operação do receptor de 92,1 ± 0,9%. O FastGlioma superou por uma ampla margem os auxiliares guiados por imagem e fluorescência para detectar a infiltração tumoral durante a cirurgia em um estudo prospectivo comparativo (n = 129). O desempenho do FastGlioma permaneceu alto entre diversas demografias de pacientes, centros médicos e subtipos moleculares de glioma difuso conforme definido pela Organização Mundial da Saúde. O FastGlioma demonstra generalização zero-shot para outros diagnósticos de tumores cerebrais em adultos e pediátricos, demonstrando o potencial de nosso modelo fundamental para ser utilizado como um auxiliar de uso geral para guiar cirurgias de tumores cerebrais. Essas descobertas representam o potencial transformador dos modelos fundamentais médicos para desbloquear o papel da inteligência artificial no cuidado de pacientes com câncer.