Udar na podstawie głosu i zdjęcia oka. Sztuczna inteligencja diagnozuje skuteczniej niż lekarze [PORÓWNANIE]

Od aplikacji na smartfony przez diagnostykę aż po sale operacyjne – sztuczna inteligencja i roboty zmieniają medycynę

Kto chciałby być leczony przez komputer? Choć 92 proc. Polaków słyszało już o sztucznej inteligencji, tylko co czwarty pragnie, aby wspierała ona lekarzy – przy wyborze skutecznego leczenia – wynika badania opinii społecznej przeprowadzonego na zlecenie IBM przez ośrodek badawczy NMS Market Research. Zaledwie 37 proc. z nas chciałoby, aby diagnozę postawiła im maszyna, a nie człowiek. – Pacjent musi nawiązać kontakt osobisty z lekarzem, aby uwierzyć w proponowaną metodę czy chociażby zmniejszyć stres przedoperacyjny – zauważa dr n. med. Tadeusz Witwicki, specjalista z zakresu chirurgii ogólnej, chirurgii plastycznej i rekonstrukcyjnej. – Długo jeszcze człowieka nie będzie dało się w pełni zastąpić robotem, zwłaszcza w procesie podejmowania decyzji w krytycznych, nieprzewidywalnych sytuacjach – dodaje.

A jednak prób tworzenia inteligentnych programów, które wspomogą ludzi w diagnozowaniu i leczeniu, nie brakuje. Naukowcy z John Radcliffe Hospital w Oksfordzie opracowali innowacyjny system, który lepiej wykrywa choroby serca niż lekarze. Z kolei na Uniwersytecie Harvarda opracowano „inteligentny” mikroskop, który może wykryć potencjalnie śmiertelne zakażenie krwi. Narzędzie wspomagane algorytmami AI przeszkolono na serii 100 tys. zdjęć zebranych z 25 tys. preparatów z wybarwionymi bakteriami. Maszyna sortuje je z 95-procentową dokładnością. Badania przeprowadzone przez Uniwersytet Showa w Yokohamie wykazały natomiast, że system endoskopowy wspomagany komputerowo może wykryć 94 procent groźnych polipów w okrężnicy.

Co istotne, w niektórych przypadkach sztuczna inteligencja może przewyższać lekarzy w zadaniach diagnostycznych, które wymagają szybkiej oceny – np. określenia, czy dana zmiana nowotworowa jest łagodna czy złośliwa. W jednym z badań opublikowanych w 2017 r. algorytmy AI były w stanie lepiej zdiagnozować przerzuty raka piersi niż wyspecjalizowani radiolodzy działając pod presją czasu. Ludzie dobrze radzą sobie z rozpoznawaniem zmian nowotworowych, gdy mają dużo czasu na przeglądanie i porównywanie opisanych przypadków. Jednak jeśli potrzebna jest szybka diagnoza, maszyny wygrywają.

ALGORYTM NAS PRZEŚWIETLI

Jednym z pierwszych komputerów wspomagających pracę lekarzy był IBM Watson, którego przez kilka lat używała klinika MD Anderson Cancer Center. W onkologii schematy nie zawsze się sprawdzają – nowotwór u każdego pacjenta może zachowywać się inaczej. Zastosowanie odpowiedniej terapii jest trudne bez względu na to, jak duże doświadczenie ma lekarz prowadzący Watson analizował dane pacjenta i przedstawiał listę sugestii dotyczących leczenia, którym lekarze przypisywali trafność od „bardzo niskiej” do „bardzo wysokiej”. W ten sposób superkomputer „uczył” się i robił postępy.

 

Podczas gdy ludzcy lekarze potrzebowali ok. 160 godzin na przeanalizowanie dokumentacji medycznej i zaproponowanie leczenia, Watsonowi zajęło to zaledwie 10 minut. Niestety, w praktyce system się nie sprawdził, więc onkolodzy nadal muszą radzić sobie sami.

Niektóre nowe rozwiązania wspierają działanie już użytkowanego sprzętu. Znana z kart graficznych firma Nvidia w 2018 r. stworzyła nowy system do obrazowania medycznego o nazwie CLARA. Jest on w stanie usprawnić działanie dowolnego urządzenia: od rentgena i USG po tomograf, rezonans czy PET. Dzięki algorytmom AI badanie trwa krócej, obraz zawiera więcej szczegółów, a w razie potrzeby można szybko stworzyć np. trójwymiarowy model serca i ocenić jego sprawność. Na całym świecie jest ok. 3 mln instrumentów do obrazowania medycznego, a co roku jest kupowanych 100 tys. nowych. Wymiana ich wszystkich na nowe trwałaby dziesięciolecia – Nvidia zapowiada, że w ciągu trzech lat jej system może zdalnie obsługiwać większość placówek medycznych.

DIAGNOZA Z OKA I GŁOSU

Co roku 17 mln osób umiera z powodu zawału serca lub udaru mózgu – szacuje Światowa Organizacja Zdrowia. Sztuczna inteligencja potrafi prognozować, kto jest na to najbardziej narażony. Naukowcy z Uniwersytetu Nottingham „nakarmili” algorytm danymi dotyczącymi 378 tys. pacjentów kardiologicznych z 700 brytyjskich przychodni. Dzięki temu umiał on przewidzieć, komu grozi choroba wieńcowa lub udar i był w tym o 7,6 proc. skuteczniejszy niż ludzcy lekarze. Co ważne, rzadziej wszczynał fałszywy alarm, co nie narażałoby pacjentów na niepotrzebne badania czy zabiegi. Z kolei należąca do koncernu Google firma Verily Life Sciences stworzyła algorytm oceniający ryzyko zaburzeń kardiologicznych na podstawie zdjęć siatkówki oka. Program stawia prognozę o dokładności 70 proc. To wynik nieznacznie tylko gorszy od standardowej metody szacowania ryzyka, która wymaga zbadania poziomu cholesterolu we krwi. Co ciekawe, algorytm jest też w stanie ocenić wiek pacjenta z dokładnością do ok. 3 lat, ciśnienie skurczowe krwi (margines błędu to 11 mmHg) oraz to, czy jest palaczem.

Naukowcy podkreślają jednak, że program Verily musi jeszcze przejść bardziej rygorystyczne testy. Firma Cogito wykorzystuje sztuczną inteligencję do wykrywania zaburzeń psychicznych. Robi to za pomocą aplikacji mobilnej Cogito Companion, która m.in. analizuje głos użytkownika, a także sprawdza, czy nie przestał odbierać telefonów albo wychodzić z domu. – Jesteśmy w stanie zbudować algorytmy, które wychwytują wzorce w sposobie mówienia ludzi. Dzięki temu możemy łatwo zidentyfikować kogoś, kto cierpi na depresję lub chorobę afektywną dwubiegunową – mówi Skyler Place z Cogito.

Program zapewnia informacje w czasie rzeczywistym, pozwalając śledzić nastrój pacjenta, a także postępy leczenia – przetestowano go już z udziałem amerykańskich weteranów wojskowych. Podobne usługi oferuje też firma Mindstrong Health założona przez naukowców ze Stanfordu i Google.

ROBOT ZAMIAST CHIRURGA

W ciągu ostatnich kilkunastu lat jednym z najważniejszych zastosowań sztucznej inteligencji w medycynie był rozwój robotów chirurgicznych. W większości przypadków maszyny takie jak najbardziej znany system da Vinci to tylko rozszerzenie możliwości ludzkiego chirurga, który steruje urządzeniem za pośrednictwem konsoli.

 

Ale już w 2017 r. zautomatyzowany system STAR (Smart Tissue Autonomous Robot) przeprowadził w warunkach laboratoryjnych zespolenie jelitowe, czyli zabieg polegający na zszyciu kawałka przeciętego jelita. Robot wykonał zabieg u świni, która pod względem budowy anatomicznej jest podobna do człowieka.

Od tamtej STAR pory przeprowadził wiele podobnych operacji, a osiągane przez niego wyniki były lepsze od rezultatów doświadczonych lekarzy. – Analizy obejmowały m.in. dokładność szwu, szczelność zespolenia, zwężenie światła jelita w miejscu szycia oraz czas operacji. W przypadku systemu STAR chirurg staje się drugoplanową częścią zespołu, pełni jedynie czynności nadzorujące – mówi dr n. med. Michał Lewandowicz, chirurg onkolog z Regionalnego Ośrodka Onkologicznego w Łodzi i ekspert serwisu ZnanyLekarz.pl. Jeśli takie roboty wejdą na dużą skalę do użytku, mogą zmniejszyć ilość powikłań pooperacyjnych wynikających z błędów lekarza czy tak prozaicznych zjawisk jak drżenie rąk.

Także w 2017 r. odbył się pierwszy poważny zabieg stomatologiczny wykonany przez robota. Maszyna autorstwa chińskich specjalistów z Pekinu i Xi’an wszczepiła dwa implanty pacjentce. Wykonała zabieg samodzielnie i, co najważniejsze, bez szkody dla operowanej osoby. Sztuczne zęby wydrukowane wcześniej na drukarce 3D zostały osadzone z dokładnością do ułamków milimetra – taką samą, jakiej wymaga się od protetyków. Również w tym przypadku głównym celem twórców robota było zmniejszenie ilości błędów popełnianych podczas takich zabiegów przez ludzi. W Chinach jest ogromne zapotrzebowanie na tego typu procedury – aż 400 mln pacjentów kwalifikuje się do implantu, ale otrzymuje go najwyżej milion osób rocznie.

PACJENCI BEZ ENTUZJAZMU

Maszyny w pierwszej kolejności mają uzupełnić niedobory lekarzy, a nie pozbawić ich pracy. To drugie wydaje się dziś bardzo mało realne także z innych powodów. Operacje z użyciem sterowanych przez ludzi robotów chirurgicznych mają sens tylko w niektórych specjalnościach. Np. zespół neurochirurgów z Uniwersytetu Utah skonstruował urządzenie, które po zaprogramowaniu potrafi bezpiecznie nawiercić czaszkę pacjenta w 2,5 minuty – 50 razy szybciej, niż robią to lekarze. Ale bardziej skomplikowane działania, które wymagają abstrakcyjnego myślenia albo improwizacji w nietypowych warunkach, lepiej  pozostawić ludziom – przynajmniej na razie.

Pojawiają się też dylematy natury etycznej. Kogo będzie można obwiniać za komplikacje, gdy podczas operacji coś pójdzie nie tak? Maszynę, która będzie ją przeprowadzać, czy człowieka, który na to pozwoli? Czy robota-chirurga będzie można pozwać do sądu? Możliwe, że – tak jak w przypadku samochodów autonomicznych – niezbędna będzie zmiana prawa, by pacjenci czuli się bezpiecznie. I trzeba o tym myśleć już dziś, ponieważ w nadchodzących latach rola
sztucznej inteligencji w medycynie będzie szybko rosnąć. Zgodnie z raportem firmy Accenture Consulting ten rynek ma dziś wartość kilkuset milionów dolarów, a do roku 2021 r. przekroczy 6 mld dolarów

Marcin Powęska – biolog, dziennikarz naukowy portalu Interia.
współpraca: Grzegorz Kubera, Jan Stradowski
 

Więcej:undefined