Challenges of Artificial Intelligence in Cancer Diagnosis: An Update on Future and Prospects

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 42

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_RIJO-13-4_001

تاریخ نمایه سازی: 28 مهر 1404

چکیده مقاله:

Background: Artificial intelligence (AI) has become increasingly prominent in the medical field, particularly in the diagnosis of cancer. Objectives: This comprehensive review was conducted to review the challenges of AI in cancer diagnosis. Methods: This comprehensive review was conducted through a systematic search of major scientific databases, including PubMed, Scopus, Web of Science, and IEEE Xplore, utilizing a combination of keywords and Medical Subject Headings (MeSH) terms such as “artificial intelligence,” “machine learning,” “deep learning,” “neural networks,” “cancer diagnosis,” “oncological imaging,” “pathology,” “biomarkers,” and “precision oncology,” covering the period from January ۲۰۱۹ to December ۲۰۲۴ to capture the most relevant and impactful studies in this rapidly evolving field. The inclusion criteria were focused on peer-reviewed original research articles, significant review papers, and high-impact conference proceedings that demonstrated a direct application of AI algorithms in diagnostic procedures, while exclusion criteria encompassed non-English publications, studies with insufficient methodological detail, articles not focused on diagnostic applications, and editorials or opinion pieces without original data, ensuring a robust and evidence-based analysis of the current landscape. Results: The challenges in the widespread utilization of this technology in clinical settings are discussed. Deep learning algorithms, especially convolutional neural networks (CNN), can identify suspicious areas in mammograms, CT scans, and MRI images that doctors may easily overlook. These capabilities improve accuracy and reduce human errors in cancer diagnosis. In addition to image analysis, AI can also analyze patients' molecular and genetic data. Using genomic and proteomic data, this technology can identify gene mutations and specific biological markers of cancer. As a result, early diagnosis and selection of targeted patient treatments are carried out with greater accuracy. However, despite significant progress in this field, several challenges remain, including the accurate interpretation of data, the need for substantial training data, and the ability to generalize algorithms to diverse populations. Conclusion: In conclusion, AI is fundamentally augmenting the field of cancer diagnostics, moving from a theoretical promise to a powerful clinical tool. The evidence demonstrates that AI algorithms, particularly deep learning models, offer significant and measurable benefits.

نویسندگان

Bahare Rashidi

Faculty of Pharmacy, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran

Kiarash Zohori

Pharmacy graduate, Faculty of Pharmacy, Ayatollah Amoli Branch, Islamic Azad University, Iran

Seyyedeh Samin Aminzadeh

Faculty of Pharmacy, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran

Seyedeh Fatemeh Abachi

School of Medicine, Novosibirsk State University

Farnaz Behzad

Electrical Department, Faculty of Engineering, Islamic Azad University-South Tehran Branch, Tehran, Iran

Alireza Omranzadeh

Medical Doctor, Faculty of Medicine, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Hajjafari A, Sadr S, Rahdar A, Bayat M, Lotfalizadeh N, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.inoche.۲۰۲۴.۱۱۲۴۰۹۲. Faiyazuddin M, Rahman SJQ, Anand G, Siddiqui RK, Mehta ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/hsr۲.۷۰۳۱۲PMid:۳۹۷۶۳۵۸۰ PMCid:PMC۱۱۷۰۲۴۱ ...
  • Alowais SA, Alghamdi SS, Alsuhebany N, Alqahtani T, Alshaya AI, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۲۹۰۹-۰۲۳-۰۴۶۹۸-zPMid:۳۷۷۴۰۱۹۱ PMCid:PMC۱۰۵۱۷۴۷ ...
  • Chen ZH, Lin L, Wu CF, Li CF, Xu RH, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/cac۲.۱۲۲۱۵PMid:۳۴۶۱۳۶۶۷ PMCid:PMC۸۶۲۶۶۱ ...
  • Bi WL, Hosny A, Schabath MB, Giger ML, Birkbak NJ, ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۲۲/caac.۲۱۵۵۲PMid:۳۰۷۲۰۸۶۱ PMCid:PMC۶۴۰۳۰۰ ...
  • Ahmad Z, Rahim S, Zubair M, Abdul-Ghafar J. Artificial intelligence ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۳۰۰۰-۰۲۱-۰۱۰۸۵-۴PMid:۳۳۷۳۱۱۷۰ PMCid:PMC۷۹۷۱۹۵ ...
  • Dixit S, Kumar A, Srinivasan K. A current review of ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/diagnostics۱۳۰۷۱۳۵۳PMid:۳۷۰۴۶۵۷۱ PMCid:PMC۱۰۰۹۳۷۵ ...
  • Carter SM, Rogers W, Win KT, Frazer H, Richards B, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.breast.۲۰۱۹.۱۰.۰۰۱PMid:۳۱۶۷۷۵۳۰ PMCid:PMC۷۳۷۵۶۷ ...
  • Marey A, Arjmand P, Alerab ADS, Eslami MJ, Saad AM, ...
  • Sendak M, Elish MC, Gao M, Futoma J, Ratliff W, ...
  • Murad NY, Hasan MH, Azam MH, Yousuf N, Yalli JS. ...
  • Nogaroli R. Ethical and Legal Aspects of Artificial Intelligence (AI) ...
  • Rashid M, Sharma M. AI‐Assisted Diagnosis and Treatment Planning-A Discussion ...
  • Elemento O, Leslie C, Lundin J, Tourassi G. Artificial intelligence ...
  • Oyeniyi J, Oluwaseyi P. Emerging trends in AI-powered medical imaging: ...
  • Durur-Subasi I, Özçelik ŞB. Artificial Intelligence in breast imaging: opportunities, ...
  • https://doi.org/۱۰.۵۱۵۲/eurasianjmed.۲۰۲۳.۲۳۳۶۰PMid:۳۹۱۲۸۰۷۲ PMCid:PMC۱۱۰۷۵۰۱ ...
  • Sadr S, Hajjafari A, Rahdar A, Pandey S, Jafroodi PP, ...
  • Fitzgerald RC, Antoniou AC, Fruk L, Rosenfeld N. The future ...
  • Schiffman JD, Fisher PG, Gibbs P. Early detection of cancer: ...
  • Crosby D, Bhatia S, Brindle KM, Coussens LM, Dive C, ...
  • Sadr S, Rahdar A, Pandey S, Hajjafari A, Soroushianfar M, ...
  • Iqbal MJ, Javed Z, Sadia H, Qureshi IA, Irshad A, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۲۹۳۵-۰۲۱-۰۱۹۸۱-۱PMid:۳۴۰۲۰۶۴۲ PMCid:PMC۸۱۳۹۱۴ ...
  • Khalifa M, Albadawy M. AI in diagnostic imaging: revolutionising accuracy ...
  • Panayides AS, Amini A, Filipovic ND, Sharma A, Tsaftaris SA, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۰۹/JBHI.۲۰۲۰.۲۹۹۱۰۴۳PMid:۳۲۶۰۹۶۱۵ PMCid:PMC۸۵۸۰۴۱ ...
  • Obuchowicz R, Strzelecki M, Piórkowski A. Clinical applications of artificial ...
  • Sebastian AM, Peter D. Artificial intelligence in cancer research: trends, ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/life۱۲۱۲۱۹۹۱PMid:۳۶۵۵۶۳۵۶ PMCid:PMC۹۷۸۶۰۷ ...
  • Acs B, Rantalainen M, Hartman J. Artificial intelligence as the ...
  • Shafi S, Parwani AV. Artificial intelligence in diagnostic pathology. Diagnostic ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۳۰۰۰-۰۲۳-۰۱۳۷۵-zPMid:۳۷۷۸۴۱۲۲ PMCid:PMC۱۰۵۴۶۷۴ ...
  • Carriero A, Groenhoff L, Vologina E, Basile P, Albera M. ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/diagnostics۱۴۰۸۰۸۴۸PMid:۳۸۶۶۷۴۹۳ PMCid:PMC۱۱۰۴۸۸۸ ...
  • Taib AG, Partridge GJW, Yao L, Darker I, Chen Y. ...
  • Mitsala A, Tsalikidis C, Pitiakoudis M, Simopoulos C, Tsaroucha AK. ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/curroncol۲۸۰۳۰۱۴۹PMid:۳۳۹۲۲۴۰۲ PMCid:PMC۸۱۶۱۷۶ ...
  • Wang K-S, Yu G, Xu C, Meng X-H, Zhou J, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۲۹۱۶-۰۲۱-۰۱۹۴۲-۵PMid:۳۳۷۵۲۶۴۸ PMCid:PMC۷۹۸۶۵۶ ...
  • McCaffrey C, Jahangir C, Murphy C, Burke C, Gallagher WM, ...
  • Soliman A, Li Z, Parwani AV. Artificial intelligence's impact on ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۳۰۰۰-۰۲۴-۰۱۴۵۳-wPMid:۳۸۳۸۸۳۶۷ PMCid:PMC۱۰۸۸۲۷۳ ...
  • Faa G, Coghe F, Pretta A, Castagnola M, Van Eyken ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/diagnostics۱۴۱۵۱۶۰۵PMid:۳۹۱۲۵۴۸۱ PMCid:PMC۱۱۳۱۱۹۵ ...
  • Agarwal S, Yadav AS, Dinesh V, Vatsav KSS, Prakash KSS, ...
  • Silva HECd, Santos GNM, Leite AF, Mesquita CRM, Figueiredo PTdS, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۳۷۱/journal.pone.۰۲۹۲۰۶۳PMid:۳۷۷۹۶۹۴۶ PMCid:PMC۱۰۵۵۳۲۲ ...
  • Pinto-Coelho L. How artificial intelligence is shaping medical imaging technology: ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/bioengineering۱۰۱۲۱۴۳۵PMid:۳۸۱۳۶۰۲۶ PMCid:PMC۱۰۷۴۰۶۸ ...
  • Martinez-Ledesma E, Verhaak RG, Treviño V. Identification of a multi-cancer ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۳۸/srep۱۱۹۶۶PMid:۲۶۲۰۲۶۰۱ PMCid:PMC۵۳۷۸۸۷ ...
  • Park Y, Heider D, Hauschild A-C. Integrative analysis of next-generation ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/cancers۱۳۱۳۳۱۴۸PMid:۳۴۲۰۲۴۲۷ PMCid:PMC۸۲۶۹۰۱ ...
  • Quazi S. Artificial intelligence and machine learning in precision and ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۲۰۳۲-۰۲۲-۰۱۷۱۱-۱PMid:۳۵۷۰۴۱۵۲ PMCid:PMC۹۱۹۸۲۰ ...
  • Thaker NG, Dicker AP, Loaiza-Bonilla A, Wallace A, Kolman D, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۸۹/aipo.۲۰۲۴.۰۰۰۳۴۳. Tiwari A, Mishra S, Kuo T-R. Current AI technologies ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۲۹۴۳-۰۲۵-۰۲۳۶۹-۹PMid:۴۰۴۵۷۴۰۸ PMCid:PMC۱۲۱۲۸۵۰ ...
  • Phillips M, Marsden H, Jaffe W, Matin RN, Wali GN, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۱/jamanetworkopen.۲۰۱۹.۱۳۴۳۶PMid:۳۱۶۱۷۹۲۹ PMCid:PMC۶۸۰۶۶۶ ...
  • Jones O, Matin R, Van der Schaar M, Bhayankaram KP, ...
  • Patel RH, Foltz EA, Witkowski A, Ludzik J. Analysis of ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/cancers۱۵۱۹۴۶۹۴PMid:۳۷۸۳۵۳۸۸ PMCid:PMC۱۰۵۷۱۸۱ ...
  • Hunter B, Hindocha S, Lee RW. The role of artificial ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/cancers۱۴۰۶۱۵۲۴PMid:۳۵۳۲۶۶۷۴ PMCid:PMC۸۹۴۶۶۸ ...
  • Naseri H, Safaei AA. Diagnosis and prognosis of melanoma from ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۲۸۸۵-۰۲۴-۱۳۴۲۳-yPMid:۳۹۸۰۶۲۸۲ PMCid:PMC۱۱۷۲۷۷۳ ...
  • Tran KA, Kondrashova O, Bradley A, Williams ED, Pearson JV, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۳۰۷۳-۰۲۱-۰۰۹۶۸-xPMid:۳۴۵۷۹۷۸۸ PMCid:PMC۸۴۷۷۴۷ ...
  • Hussain D, Al-Masni MA, Aslam M, Sadeghi-Niaraki A, Hussain J, ...
  • Azer SA. Deep learning with convolutional neural networks for identification ...
  • https://doi.org/۱۰.۴۲۵۱/wjgo.v۱۱.i۱۲.۱۲۱۸PMid:۳۱۹۰۸۷۲۶ PMCid:PMC۶۹۳۷۴۴ ...
  • Jiang X, Hu Z, Wang S, Zhang Y. Deep learning ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/cancers۱۵۱۴۳۶۰۸PMid:۳۷۵۰۹۲۷۲ PMCid:PMC۱۰۳۷۷۶۸ ...
  • Kumar RR, Priyadarshi R. Denoising and segmentation in medical image ...
  • Li X, Zhang L, Yang J, Teng F. Role of ...
  • ŞAHiN E, Arslan NN, Özdemir D. Unlocking the black box: ...
  • Hassija V, Chamola V, Mahapatra A, Singal A, Goel D, ...
  • Das A, Rad P. Opportunities and challenges in explainable artificial ...
  • Rawal A, McCoy J, Rawat DB, Sadler BM, Amant RS. ...
  • Adadi A, Berrada M. Peeking inside the black-box: a survey ...
  • Huang D, Li Z, Jiang T, Yang C, Li N. ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۸۹/fonc.۲۰۲۴.۱۴۸۶۳۱۰PMid:۳۹۷۶۳۶۱۱ PMCid:PMC۱۱۷۰۰۷۹ ...
  • Sandbank J, Bataillon G, Nudelman A, Krasnitsky I, Mikulinsky R, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۳۸/s۴۱۵۲۳-۰۲۲-۰۰۴۹۶-wPMid:۳۶۴۷۳۸۷۰ PMCid:PMC۹۷۲۳۶۷ ...
  • Zhang B, Shi H, Wang H. Machine learning and AI ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۴۷/JMDH.S۴۱۰۳۰۱PMid:۳۷۳۹۸۸۹۴ PMCid:PMC۱۰۳۱۲۲۰ ...
  • Sumartono E, Harliyanto R, Situmeang SMT, Siagian DS, Septaria E. ...
  • Stahl BC, Wright D. Ethics and privacy in AI and ...
  • Dlamini Z, Francies FZ, Hull R, Marima R. Artificial intelligence ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.csbj.۲۰۲۰.۰۸.۰۱۹PMid:۳۲۹۹۴۸۸۹ PMCid:PMC۷۴۹۰۷۶ ...
  • Williamson SM, Prybutok V. Balancing privacy and progress: a review ...
  • Shen J, Zhang CJ, Jiang B, Chen J, Song J, ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۹۶/۱۰۰۱۰PMid:۳۱۴۲۰۹۵۹ PMCid:PMC۶۷۱۶۳۳ ...
  • Topol EJ. High-performance medicine: the convergence of human and artificial ...
  • Liu X, Faes L, Kale AU, Wagner SK, Fu DJ, ...
  • Kourou K, Exarchos KP, Papaloukas C, Sakaloglou P, Exarchos T, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.csbj.۲۰۲۱.۱۰.۰۰۶PMid:۳۴۷۱۲۳۹۹ PMCid:PMC۸۵۲۳۸۱ ...
  • Pallumeera M, Giang JC, Singh R, Pracha NS, Makary MS. ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/cancers۱۷۰۹۱۵۱۰PMid:۴۰۳۶۱۴۳۷ PMCid:PMC۱۲۰۷۰۹۸ ...
  • Shahid MS, Imran A. Breast cancer detection using deep learning ...
  • Rigby E, Vidya R, Shaaban AM. Use of digital pathology ...
  • Zhang DY, Venkat A, Khasawneh H, Sali R, Zhang V, ...
  • Gao Y, Wen P, Liu Y, Sun Y, Qian H, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۲۹۶۷-۰۲۵-۰۶۴۲۸-zPMid:۴۰۲۰۵۶۰۳ PMCid:PMC۱۱۹۸۳۹۴ ...
  • Srivastav AK, Mishra MK, Lillard Jr JW, Singh R. Transforming ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/pharmaceutics۱۷۰۵۰۵۵۵PMid:۴۰۴۳۰۸۴۸ PMCid:PMC۱۲۱۱۴۸۱ ...
  • Koh HYK, Lam UTF, Ban KH-K, Chen ES. Machine learning ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۳۸/s۴۱۵۹۸-۰۲۴-۷۱۴۲۲-۲PMid:۳۹۳۴۹۵۰۹ PMCid:PMC۱۱۴۴۲۶۷ ...
  • Pillay TS, Khan AI, Yenice S. Artificial intelligence (AI) in ...
  • Viswanathan VS, Parmar V, Madabhushi A. Towards equitable AI in ...
  • Kalsi S, French H, Chhaya S, Madani H, Mir R, ...
  • Sheng Y, Zhang J, Ge Y, Li X, Wang W, ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۰۳۷/qims-۲۱-۲۰۸PMid:۳۴۸۸۸۱۹۵ PMCid:PMC۸۶۱۱۴۵ ...
  • Dona Lemus OM, Cao M, Cai B, Cummings M, Zheng ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/cancers۱۶۰۶۱۲۰۶PMid:۳۸۵۳۹۵۴۰ PMCid:PMC۱۰۹۶۸۸۳ ...
  • Jeong C, Goh Y, Kwak J. Challenges and opportunities to ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۲۷۷۱/emj.۲۰۲۴.e۴۹PMid:۴۰۷۰۴۰۰۶ PMCid:PMC۱۲۰۹۳۵۶ ...
  • Conroy L, Winter J, Khalifa A, Tsui G, Berlin A, ...
  • Abejas AG, Santos DG, Costa FL, Botejara AC, Mota-Filipe H, ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۹۶/۷۳۵۱۷PMid:۴۰۳۰۲۲۱۰ PMCid:PMC۱۲۱۲۰۳۶ ...
  • Riaz IB, Khan MA, Osterman TJ. Artificial intelligence across the ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/cncr.۷۰۰۵۰PMid:۴۰۸۱۰۲۰۹ PMCid:PMC۱۲۳۵۱۵۲ ...
  • Saber AF, Ahmed SK, Hussein S, Qurbani K. Artificial intelligence-assisted ...
  • Razavi J, Dhafar HO, BaHammam AS. Transforming health care with ...
  • Rabbani SA, El-Tanani M, Sharma S, Rabbani SS, El-Tanani Y, ...
  • نمایش کامل مراجع