Canalul Youtube Raportul de gardă
Rolul educației pentru sănătate în medicina personlizată

IBM Watson: supercomputerul care stabilește tratamentul pentru cancer cu precizia a 90% dintre medicii oncologi

mm
31 mai 2017
1631 Views

La nivel mondial asistăm la cea de-a 4-a revoluție industrială, o revoluție digitală în care nanotehnologia, roboții, printarea 3D, dronele, mașinile care se conduc singure au coborât din sfera SF în realitate, schimbând fiecare domeniu al societății de la economie, telecomunicații, agricultură până la medicină.

Unul dintre liderii tehnologiei avansate, corporația americană International Business Machines (IBM) a creat platforma de inteligență artificială Watson care poate să absoarbă date din literatura de specialitate, date din experiența clinică a medicului și din experiența pacientului pentru a identifica nevoile specifice ale fiecarui bolnav. Este practic o mașină virtuală capabilă să simuleze modul de funcționare al minții umane, care poate să “învețe” medicină, fiind capabilă să comunice, să pună un diagnostic și să recomande un tratament, devenind astfel asistentul personal al medicului și în cele din urmă oferind cheia pentru intrarea în lumea medicinii personalizate.

Performanța lui Watson este incontestabilă: a oferit recomandări de tratament pentru 638 de cazuri de cancer de sân, recomandări care erau 90% similare cu opiniile oncologilor care au tratat aceste cazuri, într-un studiu dublu orb la un centru de referință pentru tratarea cancerului din India. Mai mult decat atât, cercetătorii de la Universitatea de Medicină din North Carolina l-au programat pe Watson să analizeze 1.000 de diagnostice de cancer, iar programul a fost capabil să ofere planuri de tratament care se potriveau cu opiniile a 99% dintre oncologi.

IBM Watson, prototipul din 2011
Sursa foto: Time

Platforma a fost programată la Memorial Sloan Kettering Cancer Center din New York și a fost folosită în centre de oncologie din Statele Unite, precum Center for Cancer Medicine and Blood Disorders din Maine, Scarborough, încă din 2013 conform Medscape Medical News. Un alt exemplu este Alder Hey Children’s Hospital in Liverpool, unde doctorii vor să antreneze programul să interacționeze cu copiii în ceea ce privește diagnosticul și tratamentul adecvat.

În prezent Watson poate ajuta medicii referitor la planul de tratament pentru cancerul de sân, uterin, pulmonar, colorectal, ovarian și gastric. IBM își propune să adapteze platforma Watson pentru încă 10 tipuri de de cancer în 2017.

De la Proiectul Genomului Uman la era Big Data

În 2001, prin Proiectul Genomului Uman s-a descifrat codul care stă la baza ADN-ului, identificandu-se 35.000 de gene alcătuite la rândul lor din 3 miliarde de baze azotate, care reprezintă unitatea structurală a acestei molecule. Costul primei secvențieri s-a ridicat la aproximativ 3 miliarde de dolari. De atunci, costurile au scăzut constant. Prețul necesar pentru secventierea genomului unei persoane, acum 10 ani, poate asigura, în prezent, secvențirea genomului pentru 10.000 de persoane. În anul 2017, prețul estimativ pentru o singura secvențiere genomică este de 1.000$. Aplicațiile în medicină sunt infinite.

Evoluția costurilor necesare secvențierii genetice din 2001 până în 2015 Sursa foto: National Human Genome Research Instiutute

Pentru oncologie, această opțiune de diagnostic înseamnă indentificarea mutației specifice unui anumit tip de cancer și găsirea tratamentului adecvat îndeplinind dezideratele medicinei personalizate. Știm că un tip de cancer care determină aceleași simptome la mai mulți pacienți poate să fie deteminat de tumori cărora le corespund mutații diferite. Tendința viitorului în cancer este să nu mai tratăm după localizarea unei tumori, ci să tratăm după caracteristicile care particularizează celula canceroasă în cazul fiecărui individ.

„Adevărata provocare cu care ne confruntăm este aceea de a da un sens acestei uriașe mase de date genetice și de a transforma aceste informații în tratamente mai bune pentru pacienți”, a declarat Robert Darnell, președintele și directorul științific de la New York Genome Center (NYGC).

Studii recente arată că 2 bilioane de gene umane ar putea fi secvențiate până în 2025.

Fenomenul Big Data în medicină  Sursa foto: IBM Watson Health

Cum funcționează Watson?

IBM Watson este un supercomputer bazat pe conceptul de inteligență artificială, care poate fi programat să recunoască și să proceseze comenzi vocale, să recunoască stimuli vizuali și să reacționeze la expresii faciale. De asemenea, elaborează planuri, poate să învețe, să rezolve probleme complexe, imitând capacitatea umană de a lua decizii.

Pentru a replica însușirile umane, Watson accesează 90 de servere pe care sunt stocate aproximativ 200 de milioane de pagini de informație pe care le procesează într-un timp foarte scurt. Condiția esențială pentru funcționarea unui asemenea sistem este alimentarea lui continuă cu date pentru a realiza comparații, clasificări, realizându-se astfel practic antrenarea lui – machine learning.

Watson face ceea ce unui medic i-ar fi imposibil atât în ceea ce privește timpul, cât și accesul la informație. Un studiu publicat la Dana-Farber Cancer Institute a arătat că un sfert dintre clinicieni simt că le lipsesc informații legate de studiile genetice, care să le permită să îșî îndeplinească obiectivele.

Watson absoarbe date din studii și din protocoale clinice. Capacitatea de a conecta lumea medicală la platformă este nelimitată. Atât medicii, cât și pacienții pot contribui activ cu informații care să permită antrenarea sistemului, pentru a putea face comparații și a oferi soluția optimă pentru fiecare în parte. Sistemul de inteligență artificială poate răspunde la întrebările pacienților, de tipul: „La ce doctor să mă programez pentru operație?”, „Cum se manifestă această boală?”. Abraham Schwarzberg, MD, șeful departamentului de Oncologie de la Jupiter Medical Center a afirmat dupa ce a avut ocazia să testeze Watson:

„Am fost impresionați de capacitatea analitică a lui Watson de a oferi opțiuni relevante de tratament pentru a permite medicilor să personalizeze fiecare caz într-un mod fără precedent”

IBM a dezvoltat mai multe direcții pentru Watson astfel încât există pentru domeniul medical următoarele platforme disponibile: IBM Watson for Oncology, IBM Watson Genomics, IBM Watson Health. Având la bază cantități imense de date și algoritmi complicați, Watson for Oncology folosește peste 300 de reviste medicale, mai mult de 200 de manuale și aproape 15 milioane de pagini de text pentru a identifica opțiuni de tratament bazate pe dovezi, incluzând anumite medicamente și instrucțiuni de administrare. Watson Genomics este specializat pe realizarea unor adevărate hărți genetice și analizează, în prezent, 50 de gene care suferă frecvent mutații asociate tumorilor solide.

Aplicațiile din medicina digitală

Device-urile moderne pot fi conectate la Watson și furnizează informații prețioase: de la dispozitivele fitness de urmărire sau cele de monitorizare cardiacă pană la dispozitive revoluționare precum MobiUS SP1 – un smarphone care poate să facă ecografii. Cercetătorii de la Universitatea din Stanford au inventat dispozitive bazate pe inteligență artificială care pot recunoaște diferite tipuri de cancer de piele folosind imagini, având curajul să mizeze pe transformarea unui smartphone într-un adevărat scanner  folosit în diagnosticul precoce al neoplasmelor. Computerul deține un istoric detaliat al pacientului cu informații relevante și mult mai amânunțite decât s-ar găsi într-o banală fișa medicală.

Dispozitivele medicale precum Handyscope pot fi conectate la platformă Sursa foto: Ecouterre

Perspective pentru România

În România, incidența cancerului ajunge la 80.000 de cazuri pe an, cu 30.000 de decese din această cauză. Introducerea unui sistem de tip Watson în țara noastră ar putea modifica aceste date. În 2016, s-a semnat un memorandum de înțelegere între Guvern și IBM referitor la înființarea unui centru inovator pentru tehnologiile cognitive numit European and National Romanian Innovation Cognitive Hub (ENRICH) având ca obiective introducerea pe scară largă a conceptului de „cognitive computing” (care grupează tehnici de calcul cognitive), crearea de experți care să controleze platformele de inteligență artificială, dezvoltarea antreprenoriatului în acest domeniu.

Este clar că într-o lume în care tehnologia s-a dezvoltat exponențial sistemul medical va fi unul dintre marii beneficiari. Pana în 2018, IBM estimează că 75% dintre echipele care dezvoltă software vor include inteligența artificială în una sau mai multe aplicații sau servicii, transformând societatea în ansamblul ei  prin prisma revoluției digitale.  Vindecarea cancerului va veni de unde ne asteptăm mai puțin, din umbra a ceea ce numim Big Data.

Leave a Comment

Your email address will not be published.