Chương 1. Tổng quan tình hình bệnh ung thư vú trên thế giới và sự cần thiết của việc ứng dụng đồ án 1. Giới thiệu Theo ước tính của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), năm 2018 [1] có khoảng 627.000 phụ nữ chết do ung thư vú, chiếm 15% nguyên nhân tử vong do ung thư. Ung thư vú thường xảy ra cho phụ nữ, ảnh hưởng đến 2.1 triệu người mỗi năm trên toàn thế giới và là một trong số loại ung thư gây tử vong cao cho phụ nữ.
Ung thư được xếp hạng là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu và là rào cản quan trọng để ngăn cản việc tăng tuổi thọ ở mọi quốc gia trên thế giới. Năm 2019 [2], ung thư là nguyên nhân hàng đầu hoặc thứ hai tử vong trước 70 tuổi ở 112 trong số 183 quốc gia và đứng thứ ba hoặc thứ tư ở 23 quốc gia khác (xem Hình 1. Xếp hạng quốc gia về ung thư gây tử vong ở độ tuổi <70 vào năm 2019. Nguồn: Tổ chức Y tế Thế giới Tổ chức Thống Kê Tỷ Lệ Mắc Ung Thư và Tử Vong Toàn Cầu (Global Cancer Incidence, Mortality and Prevalence, gọi tắt là GLOBOCAN) [2] đã thống kê về số ca phát hiện mới và số ca gây tử vong của 36 loại ung thư vào năm 2020 của 185 1 quốc gia trên năm châu lục như Bảng 1, trong đó tổng số ca ung thư vú được phát hiện mới chiếm khoảng 11,7% đứng thứ nhất và là nguyên nhân đứng thứ 2 gây tử vong trong tổng số 36 loại ung thư.
Ung thư vú ở phụ nữ đã vượt qua ung thư phổi (thống kê vào năm 2018) trở thành bệnh phổ biến nhất trong các loại bệnh ung thư được chẩn đoán, với ước tính khoảng 2,3 triệu trường hợp mắc mới (11,7%); tiếp theo là: ung thư phổi (11,4%); ung thư đại trực tràng (10,0%); ung thư tuyến tiền liệt (7,3%) và ung thư dạ dày (5,6%). Như vậy, ung thư phổi vẫn là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu với ước tính có khoảng 1,8 triệu ca tử vong (18%); tiếp theo là ung thư đại trực tràng khoảng 9,4%; ung thư gan khoảng 8,3%; ung thư dạ dày khoảng 7,7% và ung thư vú ở phụ nữ khoảng 6,9%. Tuy nhiên, tỷ lệ tử vong đối với ung thư vú và ung thư cổ tử cung ở phụ nữ cao hơn đáng kể ở các quốc gia đang phát triển so với các quốc gia phát triển (15,0 so với 12,8 trên 100.000 và 12,4 so với 5,2 trên 100. Gánh nặng ung thư toàn cầu dự kiến sẽ là 28,4 triệu trường hợp vào năm 2040, tăng 47% so với năm 2020, với tỷ lệ lớn hơn gia tăng ở các quốc gia đang phát triển (64% lên 95%) so với các quốc gia phát triển (32% lên 56%) do tăng các yếu tố rủi ro liên quan đến toàn cầu hóa và một nền kinh tế đang phát triển.
Nỗ lực để xây dựng một cơ sở hạ tầng bền vững phổ biến các biện pháp phòng chống ung thư và cung cấp dịch vụ chăm sóc bệnh nhân ung thư ở các nước đang phát triển là rất quan trọng để kiểm soát bệnh ung thư toàn cầu (Việt nam cũng nằm trong số những nước đang phát triển với bệnh ung thư ngày một cao). Nhìn chung, gánh nặng về tỷ lệ mắc bệnh và tử vong do ung thư đang gia tăng nhanh chóng trên toàn thế giới, những yếu tố nguy cơ chính gây ung thư gắn liền với nguyên nhân là mặt trái của sự phát triển kinh tế xã hội. Mức độ ảnh hưởng của bệnh ung thư là nguyên nhân gây tử vong sớm phản ánh mức độ suy giảm kinh tế và xã hội của sự phát triển các quốc gia, có thể được nhìn thấy bằng cách so sánh các bản đồ trong Hình 1.2A mô tả chỉ số phát triển con người (HDI) 4 bậc của Báo cáo phát triển con người quốc gia của Hoa kỳ năm 2019. Tỷ lệ mắc bệnh ung thư và tỷ lệ tử vong toàn cầu và đánh giá về sự thay đổi dựa trên địa lý được quan sát trên 20 khu vực thế giới được xác định trước (Hình 1.
(A) Chỉ số Phát triển Con người 4 Bậc (HDI) và (B) 20 Khu vực trên Thế giới. Kích thước của các quần thể tương ứng được bao gồm trong hình. Nguồn: Liên Hợp Quốc/Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc. Các ca mắc mới và tử vong cho 36 loại bệnh ung thư vào năm 2020 như bảng sau (xem Bảng 1.1): Loại ung thư Tổng số ca phát hiện mới Tổng số ca gây tử vong Ung thư vú 2.996 (6,9%) Ung thư phổi 2.144 (18,0%) 3 Ung thư tuyến tiền liệt 1.304 (3,8%) Ung thư da 1.731 (0,6%) Ung thư ruột 1.858 (5,8%) Ung thư bao tử 1.7%) Ung thư gan 905.180 (8,3%) Ung thư trực tràng 732.022 (3,4%) Ung thư cổ tử cung 604.831 (3,4%) Ung thư thực quản 604.
Trích dẫn nhóm 10 loại ung thư phổ biến xếp theo thứ tự giảm dần số ca phát hiện mới (Nguồn: GLOBOCAN 2020). Ở khu vực Đông Nam Á, Việt Nam là quốc gia đang phát triển bao gồm 64 thành phố và dân số hơn 90 triệu dân. Việt Nam là quốc gia có thu nhập thấp với mức lương bình quân đầu người hàng năm là 3.200 đô la Mỹ và bảo hiểm y tế xã hội tự nguyện khoảng US$20,00 mỗi năm, được đóng bởi cá nhân và hộ gia đình. Mặc dù không đủ điều kiện y tế phục vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng, Việt Nam có tỷ lệ mắc ung thư vú chuẩn hóa theo độ tuổi thấp đáng kể ở mức 23/100.000 phụ nữ so với khoảng 120/100.000 phụ nữ ở các nước phương Tây phát triển, chẳng hạn như Úc và Hoa Kỳ.
Tuy nhiên, trong các nước phát triển, điều này tỷ lệ ổn định hoặc có dấu hiệu giảm; trong khi tỷ lệ có tăng ở Việt Nam với hệ số lớn hơn hai lần trong hai thập kỷ qua, làm cho căn bệnh này xãy ra thường xuyên khi xét nghiệm chẩn đoán ung thư ở phụ nữ Việt Nam [3]. Học sâu (Deep Learning) là một nhánh của lĩnh vực máy học, biểu diễn dữ liệu thành nhiều tầng từ mức độ đơn giản gồm các điểm, đoạn thẳng đến các cấu trúc phức tạp gồm các hình đa giác mang ý nghĩa trừu tượng. Năm 1986, deep learning được giới thiệu lần đầu đến cộng đồng máy học bởi giáo sư Rina Dechter thuộc Trường Đại Học California, Irvine. Năm 1970, deep learning sử dụng thuật toán mô phỏng khả năng xử lý của bộ não người để nhận dạng và phân biệt đối tượng (multiplayer perceptrons) [12].
Vào năm 1989, Yann LeCun ở Trường Đại Học NewYork đã sử dụng thuật toán lan truyền ngược trong deep learning để nhận dạng 4 chữ số viết tay. Ngày nay, deep learning được phát triển nhanh, rộng và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong lĩnh vực y học. Tình hình nghiên cứu Ngày nay, có nhiều nghiên cứu mới trong lĩnh vực khai phá dữ liệu y học cho các mục đích khác nhau ngày càng đạt hiệu quả cao và chính xác. Quá trình theo dõi khả năng điều trị của bệnh nhân ung thư vú là một vấn đề được làm nhiều bằng các phương pháp y học nhưng có không nhiều các công trình bằng phương pháp công nghệ thông tin.
Phần lớn các công trình nghiên cứu là nhằm cải thiện chẩn đoán phát hiện bệnh ung thư sao cho hiệu quả, dự báo khả năng sống sót nhưng ít nói đến theo dõi khả năng điều trị. - Nhóm tác giả gồm: Rozita Jamili Oskouei và các cộng sự [19] viết bài review với tựa đề “Data mining and medical world: breast cancers’ diagnosis, treatment, prognosis and challenges”, đã tham khảo 125 công trình nghiên cứu và bài báo có uy tính để cho chúng ta thấy cái nhìn tổng quan. Ứng dụng nhiều kỹ thuật khác nhau như: Phân loại, Phân cụm, Hồi quy, Quy tắc kết hợp, v. và các thuật toán như: Cây quyết định, Thuật toán di truyền, Phương pháp lân cận gần nhất, v.
Bài viết này xem xét một số công trình nghiên cứu trước đó được thực hiện để chẩn đoán, điều trị, tiên lượng bệnh ung thư vú. Dựa trên kết quả của nghiên cứu này, hầu hết các công trình nghiên cứu đều quan tâm đến việc so sánh độ chính xác của việc khai thác dữ liệu bằng các thuật toán hoặc kỹ thuật khác nhau, nhưng không có công cụ nào tự động chẩn đoán hoặc tiên lượng bệnh ung thư vú. Hơn nữa, chưa có công trình nghiên cứu nào áp dụng để xem khả năng điều trị và đề xuất phương pháp điều trị tốt nhất cho bệnh nhân. Bài viết hướng tới tương lai, sẽ cố gắng phát triển một công cụ với sự trợ giúp của các tác nhân thông minh và áp dụng các công cụ khai thác dữ liệu với khả năng tự động chẩn đoán ung thư vú và xem xét khả năng điều trị để đề xuất phương pháp điều trị tốt nhất.
5 - Tiến sĩ Lauren Janczewski, bác sĩ phẫu thuật tại Trung tâm Y tế McGaw của Đại học Northwestern ở Chicago (Mỹ) và các cộng sự đã phát triển một thiết bị dựa trên AI để ước tính khả năng sống sót của bệnh nhân sau khi được chẩn đoán mắc ung thư, so sánh đánh giá phương pháp điều trị được reviewed by Danielle Ellis, B. Oct 20 2023 trong bài viết “Researchers develop AI-based tool for estimating cancer patient's chances for survival” [20]. Nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu từ 259.485 bệnh nhân ung thư vú. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy nhiều đặc điểm cụ thể đối với bệnh nhân, khối u và phương pháp điều trị cho bệnh nhân bị ung thư ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sống sót.
Tác giả chính của nghiên cứu là Lauren Janczewski cho biết hiện nay, việc ước tính tỷ lệ sống sót của bệnh nhân mắc bệnh ung thư chủ yếu phụ thuộc vào giai đoạn ung thư của họ. Có vô số yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến khả năng sống sót của bệnh nhân. Tác giả đã tìm cách phát triển ứng dụng trên Máy tính để đưa ra ước tính những gì bệnh nhân có thể mong đợi về tiên lượng ung thư của họ. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một công cụ có tên là “the Cancer Survival” và thử nghiệm nó trên bộ dữ liệu ung thư trên toàn quốc (nước Mỹ).
Các xét nghiệm ban đầu ước tính khả năng sống sót sau 5 năm đối với bệnh nhân mắc bệnh ung thư vú. Bốn yếu tố hàng đầu ảnh hưởng đến việc bệnh nhân có còn sống sau 5 năm kể từ khi chẩn đoán: (1) bệnh nhân có phẫu thuật ung thư hay không?, (2) tuổi của bệnh nhân khi chẩn đoán, (3) kích thước khối u, (4) thời gian từ khi chẩn đoán đến điều trị.