Szlachetne zdrowie… dzięki sztucznej inteligencji

Desney Tan, Dyrektor Generalny Microsoft Healthcare. (Zdjęcie: Dan DeLong)

Jedną z wielu niezwykłych rzeczy związanych ze sztuczną inteligencją jest to, że chociaż mamy tendencję do myślenia o niej jako o czymś, co będzie miało duży wpływ w niedalekiej przyszłości, to już dziś przekształca ona życie ludzi, nierzadko na dużą skalę. Dla przykładu, w fabrykach czy magazynach AI poprawia bezpieczeństwo w miejscu pracy, m.in. poprzez skanowanie tysięcy nagrań wideo w celu wykrywania potencjalnych zagrożeń. Natomiast w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej naukowcy sprawdzają, w jaki sposób sztuczna inteligencja może pomóc organizacjom zdrowia publicznego na całym świecie w zapobieganiu rozprzestrzeniania się chorób śmiertelnych, takich jak np. Ebola, Chikungunya czy Zika, wykrywając obecność patogenów w środowisku i zatrzymując ich przenoszenie na ludzi, zanim wybuchnie epidemia.

Uważam, że jest to prawdziwa obietnica zmiany świata i jednocześnie wyzwanie dla AI – wykorzystanie nowych technologii w celu stworzenia zdrowszego i bezpieczniejszego świata dla wszystkich. Teraz, kiedy AI daje komputerom możliwość rozpoznawania słów i obrazów, odkrywania wzorców w złożonych systemach, pierwszych prób rozumowania oraz uczenia się w sposób podobny do ludzi, umożliwia ona naszym urządzeniom bardziej naturalne i elastyczne zachowanie. To z kolei przekształca sposób, w jaki rozumiemy świat i jednocześnie rozszerza nasze wyjątkowe ludzkie talenty i zdolności w sposób, który umożliwi nam znalezienie odpowiedzi na niektóre z najbardziej palących wyzwań stojących przed ludzkością.

Kwestia ta szczególnie dotyczy zdrowia. Dzisiaj możemy sobie jedynie wyobrazić świat, w którym odkryliśmy nowe podejście do leczenia, które umożliwia stawienie czoła niektórych z najbardziej pilnych wyzwań w kwestii opieki zdrowotnej, w tych chorobom serca, schorzeniom przewlekłym czy nowotworom. Dobra wiadomość jest taka, że innowatorzy na całym świecie już teraz zajmują się tymi kwestiami. Od wykrywania chorób do opieki profilaktycznej i medycyny naprawdę spersonalizowanej, możliwości, jakie daje nam sztuczna Inteligencja w celu poprawy wyników i obniżenia kosztów leczenia, wydają się być niemal nieograniczone.

Już teraz Microsoft współpracuje w Indiach z jedną z największych w kraju sieci prywatnych placówek zdrowia Apollo, w celu poprawy skuteczności wykrywania chorób serca, które każdego roku powodują w tym kraju ponad 3 miliony zawałów. Dotychczas lekarzom trudno było identyfikować pacjentów zagrożonych chorobą wieńcową, ponieważ większość modeli przewidywania opiera się na badaniach prowadzonych w Europie i Ameryce Północnej i nie mają zastosowania do populacji Indii. Dobrym przykładem jest wysoki pozom cholesterolu LDL, który jest istotną przyczyną zawałów w krajach zachodnich, jest mniej powszechny w Indiach.

Nasze podejście polega na wzbogaconych danych i głębokiej wiedzy specjalistycznej oferowanej przez Apollo z potężnymi możliwościami chmury Microsoft i mechanizmów sztucznej inteligencji w celu opracowania systemu punktacji pozwalającego na identyfikację pacjentów w Indiach, którzy są w wysokim stopniu narażeni na zawał serca.

W tym celu zespół klinicystów Apollo i naukowców zajmujących się danymi rozpoczął pracę od przejrzenia ponad 400 000 rekordów pacjentów ze swoich szpitali w całym kraju i stwierdził, że prawie 60 000 doznało zdarzenia sercowego po badaniach lekarskich. Wyzwaniem było odkrycie czynników ryzyka w danych, które zostały pominięte w istniejących modelach. W tym celu przesłali wszystkie zebrane dane do chmury Microsoft Azure, a następnie pracowali z usługami Microsoft Azure Machine Learning w celu wyszukania ukrytych zależności.

Zespół rozpoczął pracę od zestawienia 100 potencjalnych czynników ryzyka i 200 rekordów danych laboratoryjnych. Wykorzystując ogromną moc obliczeniową chmury, pracownicy przeszkolili algorytmy uczenia maszynowego, aby znaleźć statystyczną istotność każdego czynnika w przypadku wystąpienia przyszłych zawałów. Umożliwiło im to stworzenie modelu, który zidentyfikował 21 czynników ryzyka w populacjach Indii. Dr K. Shiv Kumar, szef oddziału kardiologii szpitala Apollo powiedział, że powstały model jest dwa razy bardziej dokładny w przewidywaniu prawdopodobieństwa wystąpienia choroby wieńcowej w przyszłości niż poprzednie modele. W efekcie działanie to nie tylko zmienia sposób prowadzenia przez lekarzy profilaktycznych badań kontrolnych, ale także pozwala opracować zasilaną sztuczną inteligencją aplikację, która umożliwiłaby każdemu użytkownikowi wykrycie ryzyk związanych z chorobami serca bez konieczności wizyty u lekarza w celu przeprowadzenia szczegółowych badań kontrolnych.

Z kolei w Chinach, Ray Zhang, CEO startupu Airdoc, zatrudnił zespół inżynierów w celu opracowania narzędzia diagnostycznego opartego na sztucznej inteligencji, które może natychmiast wykrywać objawy chorób przewlekłych, takich jak cukrzyca, nadciśnienie tętnicze, miażdżyca, zwyrodnienie plamki żółtej związane z wiekiem i wiele więcej – jedynie na podstawie wysokiej rozdzielczości obrazu tylnej części oka.

Urządzenie wykorzystuje fakt, że badanie ludzkiej siatkówki jest skutecznym sposobem oceny zdrowia nie tylko oka, ale również poszukiwania dowodów na obecność innych chorób. Aby go stworzyć, zespół Airdoc wykorzystał tysiące skanów siatkówki do stworzenia algorytmu wykorzystującego możliwości uczenia maszynowego chmury Microsoft Azure, która jest „przeszkolona” w poszukiwaniu drobnych nieprawidłowości, takich jak zmienione i zdeformowane naczynia krwionośne, które mogą być znakami ostrzegawczymi dla szeregu chorób.

Urządzenie Airdoc jest podobne do skanera używanego przez optyków w rutynowych badaniach wzroku. Aby go użyć, pacjent musi jedynie położyć brodę na stelażu i patrzeć w okular. Algorytm automatycznie dostosowuje kąt i ostrość tak, aby uchwycić obraz o wysokiej rozdzielczości i jakości medycznej, który jest natychmiast przesyłany do chmury, gdzie przeprowadzenie szczegółowej analizy, która ocenia podatność na choroby z długiej listy jako niską, średnią lub wysoką, zajmuje mniej niż sekundę. Wyniki są następnie przesyłane do smartfonu pacjenta, z rekomendacją skorzystania z profesjonalnej pomocy medycznej w przypadku pojawienia się oznak potencjalnych problemów.

Obecnie urządzenie Airdoc rozpoznaje objawy ponad 30 chorób. Docelowo będzie w stanie wykryć 200. Planuje się, że w ciągu najbliższych kilku lat urządzenie będzie dostępne w ponad 1.000 setkach zakładów i sklepów optycznych w całych Chinach. Rozwiązanie znacznie skraca czas, jaki lekarze będą musieli poświęcić na przeglądanie i ocenę skanów, aby mogli bardziej koncentrować się na identyfikowaniu i leczeniu pacjentów z poważnymi problemami zdrowotnymi. Potencjał zapewnienia prostego i niedrogiego sposobu wykrywania nie tylko problemów z oczami, ale także szerokiego zakresu chorób, ma szansę zmienić sposób, w jaki ludzie rozpoczynają leczenie chorób przewlekłych w Chinach i na całym świecie.

Jako Microsoft współpracujemy także z Centrum Leczenia Nowotworów im. Księżniczki Małgorzaty w Uniwersyteckim Centrum Zdrowia w Toronto, w celu ponownego zdefiniowania leczenia nowotworów poprzez nowe i niezwykłe podejście zwane “sekwencjonowaniem pojedynczych komórek”. Umożliwia ono lekarzom analizę składu genetycznego każdej pojedynczej komórki nowotworu, a następnie wybranie kombinacji leków, która jest zoptymalizowana pod kątem zabicia największej liczby komórek nowotworowych. Obecnie, lekarze zazwyczaj próbują po jednym leku na raz, aby znaleźć najbardziej efektywną kombinację dla każdego pacjenta. Wykorzystując moc Microsoft Azure Machine Learning i chmury obliczeniowej, sekwencjonowanie pojedynczych komórek pozwala im przewidzieć, jak każda komórka zareaguje na tysiące związków, które są dostępne w leczeniu nowotworów, a następnie stworzyć prawdziwie spersonalizowaną terapię opartą na specyficznych cechach genetycznych każdego guza nowotworowego.

Azure zapewnia również wspólną platformę wymiany danych medycznych i narzędzi analitycznych z naukowcami i lekarzami w całym kraju. Naukowcy z Princess Margaret Cancer Center wyobrażają sobie, że w niedalekiej przyszłości taka szczegółowa analiza genomiczna będzie dostępna dla każdego pacjenta w Kanadzie.

Przykłady te są tylko początkiem drogi, jeżeli chodzi o badanie prowadzone na rzecz AI przez Microsoft i naszych partnerów, nie tylko w zakresie opieki zdrowotnej.