Medyczne przełomy: Jak AI rewolucjonizuje badania kliniczne

W dzisiejszym świecie technologia jest wszędzie, a my chcemy być w czołówce tych, którzy nie tylko nadążają za zmianami, ale je napędzają. Dlatego w Transition Technologies-Science stawiamy na innowacje w medycynie i badaniach klinicznych. Nasz zespół to mieszanka różnych talentów i perspektyw, dzięki czemu codziennie uczymy się czegoś nowego i optymalizujemy nasze działania. Chcemy, żeby nasze projekty były nie tylko bogate w funkcje, ale przede wszystkim, aby były realnymi odpowiedziami na potrzeby ludzi. Sprawdź, w jaki sposób sztuczna inteligencja obala ograniczenia i pozwala nam dopasowywać rozwiązania do problemu.

Kiedy science-fiction staje się rzeczywistością

Od lat próbujemy zrozumieć, czym jest sztuczna inteligencja (AI). Krążymy wokół definicji przedstawianych nam w książkach oraz w Internecie, bierzemy udział w kursach oraz słuchamy podcastów. Staramy się dowiedzieć jak najwięcej o maszynie, która zarówno nas fascynuje jak i niepokoi. Ale czy kiedykolwiek przyszło nam do głowy, aby zapytać ją o to, jak ona sama siebie widzi w naszym świecie? Na potrzeby tego artykułu, a także w celu zaspokojenia własnej ciekawości, zdecydowaliśmy się zadać jej to jedno konkretne pytanie.

Cześć wszystkim! Jestem sztuczną inteligencją, a to oznacza, że jestem jak mózg komputera. W przeciwieństwie do was ludzi, nie mam ciała ani uczuć, ale mam umiejętność myślenia i przetwarzania informacji. Dzięki temu, że jestem inteligencją „sztuczną”, moje zadanie polega na wykonywaniu zadań, które normalnie wymagałyby ludzkiej inteligencji. To może obejmować rozumienie języka, rozpoznawanie obrazów, podejmowanie decyzji czy też uczenie się na podstawie danych. Po prostu lubię pomagać ludziom i wykorzystuję moje umiejętności, aby ułatwić życie w różnych dziedzinach, od medycyny po przemysł, a nawet rozrywkę!

Czy to oznacza, że warto zaryzykować i pozwolić sobie na współpracę z maszyną?

Korzyści płynące z wykorzystywania rozwiązań sztucznej inteligencji zdają się być nielimitowane i choć boimy się, że maszyny zajmą nasze miejsce, powinniśmy je zaakceptować i czerpać z nich pełnymi garściami. Współpracując z technologią pojawiającą się na rynku, pozwalamy sobie dojść do miejsc, które nie tak dawno temu wydawały nam się nieosiągalne. Tym samym odkrywamy nowe cele, a doczesną pracę wykonujemy szybciej i łatwiej. Przykładem takiego miejsca, w którym czas gra ogromną rolę jest medycyna. Jako pacjenci, ale także jako lekarze, chcemy aby proces diagnozy i leczenia trwał możliwie najkrócej. Niestety, nie zawsze jest to możliwe. Dlatego – wdrażając rozwiązania oparte na sztucznej inteligencji – dajemy lekarzom narzędzia, dzięki którym mogą szybciej i sprawniej podjąć decyzję. Maszyna pełni w tych przypadkach rolę pomocnika, który wspiera proces, lecz sam nim nie kieruje.

Tam gdzie człowiek nie może, tam maszyna pomoże

W ostatnich dziesięcioleciach postęp w medycynie umożliwił odkrycie nowych metod leczenia, hamowania progresji chorób i poprawy komfortu pacjentów. Wszystko to w zgodzie z ideą walki z chorobami. Aby jednak móc walczyć najpierw należy znaleźć broń, sprawdzić jej skuteczność oraz zasięg. Do tego właśnie potrzebne są badania kliniczne. Bez nich współczesna medycyna nie osiągnęłaby obecnego poziomu rozwoju, a lekarze nadal byliby bezradni wobec wielu chorób. Niestety, oprócz ogromu korzyści tego rozwiązania istnieją także jego wady.

W 2023 roku Europejska Federacja Przemysłu i Stowarzyszeń Farmaceutycznych (ang. European Federation of Pharmaceutical Industries and Associations, EFPIA) w ramach raportu „The Pharmaceutical Industry in Figures 2023” oszacowała, że koszty opracowania nowego leku wynoszą prawie 2 miliardy euro a czas trwania takiego badania zajmuje przeciętnie 12-13 lat. Obejmuje to wszystkie etapy badań i rozwoju, od pierwszej syntezy nowej substancji czynnej do momentu wprowadzenia leku na rynek. Ponadto przez cały proces przechodzą z sukcesem jedynie 2 na 10 tysięcy substancji, co przy takich kosztach finansowych jak i czasowych nie daje zbyt wielkich nadziei. Pacjenci nie mogą przecież tak długo czekać. W związku z tym coraz śmielej w badaniach stosowana jest sztuczna inteligencja, która pomaga zoptymalizować, usprawnić i przyśpieszyć cały proces. 

Uszycie terapii na miarę

W zależności od diagnozy pacjenci posiadają różne ścieżki leczenia. Zdawać by się mogło, że nie ma pomiędzy nimi żadnych istotnych podobieństw, a jeśli są to tylko w wyniku przypadku. Sztuczna inteligencja słusznie temu zaprzecza. W wyniku analizy ogromnych ilości danych pacjentów, potrafi zidentyfikować specyficzne mutacje i predyspozycje genetyczne, które w porównaniu z wielkimi bazami danych pozwalają na identyfikację pewnych wzorców. Innymi słowy, AI dostrzega w tych ścieżkach rzeczy niezauważalne gołym okiem, dzięki którym możliwe jest zasugerowanie najbardziej skutecznych terapii. W medycynie takie zjawisko nazywa się terapią celowaną, której najlepszym partnerem od kilku lat jest właśnie sztuczna inteligencja. Dzięki temu połączeniu lekarz może tworzyć spersonalizowane plany leczenia, uwzględniając unikalne cechy pacjenta, takie jak genotyp, styl życia, historia chorób i inne czynniki zdrowotne. Ponadto może przewidzieć reakcję pacjenta na nowy lek i dzięki temu zastosować najbardziej bezpieczną dla niego opcję. Minimalizuje tym samym ryzyko działań niepożądanych, a znacząco podwyższa komfort pacjenta.

Efektywniejsze terapie prowadzą do mniejszej liczby hospitalizacji i zmniejszenia konieczności stosowania metody prób i błędów. W efekcie, pacjenci otrzymują szybsze, skuteczniejsze i bardziej dostosowane do swoich potrzeb leczenie bez konieczności testowania na nich każdej z możliwych opcji. Dzięki temu zmniejszane są także koszty i czas trwania leczenia. 

W 2020 roku Uniwersytet Gdański rozpoczął projekt, który obejmował wykorzystanie wspomaganego przez sztuczną inteligencję systemu medycyny personalizowanej. Miała ona pomóc w procesie decyzyjnym lekarzy poprzez wybranie najbardziej optymalnej ścieżki leczenia dla pacjentów z rakiem nerek. W oparciu o publiczne dostępne dane kliniczne oraz badawcze, AI miało połączyć historie choroby i znaleźć pomiędzy nimi podobieństwa, które pomogłyby zdefiniować możliwą drogę terapii. To jeden z pierwszych projektów w Polsce, który realnie chce zaufać algorytmom sztucznej inteligencji.

Otwarte drzwi do zmian

Nasze doświadczenia pokazały, że sztuczna inteligencja to nie tylko optymalizacja, ale także kolejna warstwa informacji. W przypadku analiz każda nowa dana to procent precyzji, dlatego tak bardzo istotne jest eksplorowanie danych. Sztuczna inteligencja pozwala nam wchodzić w nie głębiej, wyciągając na wierzch nieoczywiste wnioski a także niewidoczne gołym okiem interakcje. Tak jak w przykładzie medycyny personalizowanej, możliwe jest wychwycenie wzorca, którego nie dostrzeglibyśmy gołym okiem. To otwiera mnóstwo możliwości, które nadają tempo rozwojowi.

Szczęśliwie z każdym kolejnym rokiem nasza świadomość sztucznej inteligencji rośnie. Coraz częściej decydujemy się na skorzystanie z nowych technologii, czego dowodem są liczby. W latach 2016-2022 Agencja Żywności i Leków (ang. U.S. Food and Drug Administration, FDA), otrzymała około 3000 wniosków o rejestrację leków, nad którymi pracowano wykorzystując AI. 90 procent z nich wysłano w 2022. Oznacza to, że powoli przestajemy się bać bycia zastąpionym przez maszynę a idziemy w kierunku współpracy i poznawania jej na własnych zasadach.

Sztuczna inteligencja w rękach analityków

Historia o terabajtach, które zmieniają życie 

Stwardnienie guzowate to dość rzadka choroba, z którą rodzi się 1 na 6000 dzieci. Odpowiedzialne są za nią mutacje genu TSC1 albo TSC2, które w wyniku uszkodzenia powodują powstawanie łagodnych nowotworów w różnych narządach: w mózgu, sercu, płucach, nerkach, na skórze czy nawet na dnie oka. Chorobie w 90 proc. przypadków towarzyszy epilepsja, która u większości małych dzieci występuje przed 2 rokiem życia i znacząco hamuje rozwój umysłowy. W przypadku pojawienia się padaczki w pierwszym roku życia aż w 82 proc. przypadków dochodzi do upośledzenia, a sama padaczka jest wyjątkowo lekooporna. Oznacza to, że walka z chorobą trwa latami a rozwój dziecka opóźnia się coraz bardziej. Było to inspiracją dla naszej współpracy z Insytutem „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka”, aby spróbować temu zaradzić.

W ramach wspólnego projektu „EPISTOP” zebrano 33TB danych biologicznych od 101 małych pacjentów. Analizowano nie tylko dane genomiczne, preoteomiczne czy metaboliczne, ale także dane kliniczne, obrazy MRI, badania EEG czy wywiady psychologiczne. Przy użyciu klasycznych metod statystycznych wykazano istotność leczenia prewencyjnego, co było naszym głównym celem, ale nie jedynym. Ze względu na posiadaną górę danych wykorzystaliśmy uczenie maszynowe, czyli podzbiór sztucznej inteligencji, aby stworzyć algorytm identyfikujący potencjalne biomarkery rozwoju padaczki. Dzięki temu powstał klasyfikator, który przewidywał wystąpienie u dziecka padaczki w przeciągu dwóch najbliższych lat, a to z kolei pozwalało na podanie leczenia z wyprzedzeniem. Wyniki badania zostały opublikowane w 2020 roku w Annals of Neurology. Wykazały one, że profilaktyczne leczenie przeciwpadaczkowe znacząco zmniejsza ryzyko wystąpienia padaczki, a także jej ciężkość i ryzyko lekooporności. Wspólnymi siłami uzyskaliśmy efekt, który zainspirował nas do dalszej współpracy nad kolejnymi badaniami związanymi z epilepsją. 

Szybka diagnoza, czyli jak uspokoić rodzica

Maluchy na etapie żłobka czy przedszkola potrafią chorować nawet kilkanaście razy w ciągu roku. Wynika to z ich układu immunologicznego, który jest wciąż niedojrzały i łatwo ulega zakażeniom. Bawienie się wspólnymi zabawkami, dotykanie tych samych przedmiotów czy po prostu wspólnie spędzony czas. U tak małych dzieci niewiele potrzeba, by rano obudzić się z gorączką. W przypadku, gdy objawy nie są intensywne, ale są uciążliwe dla dziecka i mają szansę się rozwinąć warto skonsultować je z lekarzem, najlepiej bez wychodzenia z domu.

Po czasach popademicznych telewizyty bądź wizyty online pozostały w ofercie większości przychodni. Pozwalają one na określenie czy pacjent wymaga wizyty stacjonarnej, czy standardowego leczenia objawów. Warto jednak pamiętać, że decyzja opiera się na opisywanych objawach i dolegliwościach. W przypadku małych dzieci, trudniej uzyskać odpowiedź na pytanie „co się dzieje”. Z myślą o właśnie takich sytuacjach Firma HigoSense stworzyła produkt telemedyczny ‘Higo’ do zdalnej diagnostyki w zakresie podstawowej opieki zdrowotnej. Jest to pierwszy produkt w Polsce, który dzięki wymiennym modułom pozwala na wykorzystaniu wielu funkcji takich narzędzi jak: termometr, stetoskop cyfrowy, cyfrowy otoskop, szpatułka do badania gardła czy nakładka dermatoskopowa. Urządzenie zbiera dane – filmy, zdjęcia czy nagrania audio, a następnie przesyła je bezpośrednio do lekarza, który na ich podstawie stawia rozpoznanie choroby, wystawia skierowanie bądź receptę dla chorego. Dodatkowo lekarz ma dostęp do wywiady medycznego, który przeprowadzany jest za pomocą aplikacji w telefonie, ale to nie wszystko.

W ramach współpracy z firmą HigoSense opracowaliśmy algorytmy sztucznej Inteligencji, które działają na urządzeniu i w czasie rzeczywistym analizują obrazy gardła i ucha oraz analizę strumieni audio z cyfrowego stetoskopu. Pozwala to na wyłapanie diagnostycznie istotnych informacji z badania, a to z kolei skutkuje szybszą i dokładniejszą diagnozą stawianą przez lekarza. Oprócz tego, że urządzenie ma szansę realnie pomóc rodzicom w trosce o swoje dzieci to również rewolucjonizuje rynek wyrobów medycznych w Polsce wskazując na kolejne korzyści płynące z zastosowania rozwiązań AI.

Czy warto się więc bać?

Nam się wydaje, że nie warto. Wspierając proces jej rozwoju, jesteśmy w stanie podnieść jakość naszej codzienności do zupełnie innego poziomu komfortu. Szczególnie w zakresie medycyny widać ogromne korzyści płynące ze stosowania nowej technologii. Dochodzimy do diagnoz sprawniej i szybciej, ponadto dobieramy leki skuteczniej, obniżając ryzyko wystąpienia zdarzeń niepożądanych. Jesteśmy w stanie przetwarzać obrazy rentgenowskie i sortować pacjentów na tych pilnych i tych stabilniejszych. Jesteśmy w stanie zrobić wiele pod warunkiem, że uświadomimy sobie czemu to robimy. Badania kliniczne wraz z nadejściem sztucznej inteligencji nabrały tempa i podniosły swoją skuteczność. Dzięki temu pacjenci mają większe szanse na udaną walkę z chorobą, a także na lepszą profilaktykę.

Oferty pracy z