Ostatnio pojawiło się wiele dyskusji na temat tego, jak medycyna, pacjenci i lekarze mogą skorzystać na sztucznej inteligencji. Faktycznie, AI już wspiera lekarzy i pacjentów. Certyfikowane algorytmy zgodne z wytycznymi kardiologicznymi zyskały zaufanie lekarzy, wspierając ich codzienną pracę. Jeden z tych algorytmów pomaga w analizie EKG. Poniższy wywiad z Rafałem Samborskim, CEO Cardiomatics, przygląda się roli AI w kardiologii.
Dziś większość opartych na AI rozwiązań znajduje zastosowanie w kardiologii. Czy AI potencjalnie może zmienić profilaktykę i diagnozowanie chorób serca?
Ponad 1 miliard osób żyje z jakąś formą chorób serca. Według statystyk Światowej Organizacji Zdrowia, 17,9 miliona ludzi umiera rocznie z powodu chorób sercowo-naczyniowych. To 31% wszystkich zgonów na świecie! AI nie rozwiąże 100% problemów, ale nawet 1% zmiany oznacza, że życie tysięcy pacjentów zostanie uratowane i poprawione. Większość badań nad AI w dziedzinie kardiologii koncentruje się obecnie na wczesnej diagnozie, ale przyszłość z pewnością obejmie również predykcję i profilaktykę.
Z perspektywy pacjenta, dostępne są już platformy telemedyczne, które umożliwiają monitorowanie zdrowia pacjenta w domu, zmniejszając liczbę wizyt w szpitalu i dając pacjentom ważne, pocieszające poczucie stałej opieki. AI również pomaga klinikom w codziennej pracy, wspierając kardiologów w doskonaleniu wyników leczenia, zwłaszcza poprzez stosowanie algorytmów do dokładnej analizy EKG. Postęp w tej dziedzinie jest imponujący. W 2017 roku FDA zatwierdziła użycie sześciu nowych algorytmów, a w zeszłym roku liczba ta wzrosła do 23, z których większość dotyczyła kardiologii i radiologii.
Jak algorytmy pomagają kardiologom w codziennych obowiązkach?
Dostępna technologia pozwala nam na monitorowanie pacjentów 24/7 przy użyciu różnych sensorów, zarówno w szpitalu, jak i w domu. Są one coraz mniejsze i łatwiejsze w użyciu dla pacjentów w każdym wieku. To wspaniałe – mamy możliwości diagnostyczne, które nie były możliwe dekadę temu, a pacjenci już korzystają z tych postępów technologicznych. Zalecenia medyczne oficjalnie podążają za tym rozwojem. Kardiolodzy są zobowiązani do zbierania i analizowania większej ilości danych niż kiedykolwiek wcześniej. Algorytmy mają na celu ułatwienie tego procesu.
Podam przykład. Zaobserwowaliśmy, że lekarze poświęcają 30-60 minut na typowe badanie 24-godzinnego Holtera EKG. Średnie i małe kliniki kardiologiczne wykonują miesięcznie średnio 100 takich badań. Większe mogą łatwo wykonać 500. Algorytm może łatwo skrócić ten czas do kilku kliknięć w aplikacji internetowej i odczytu finalnego raportu. Oszczędza to co najmniej 80% czasu lekarza. Co więcej, chodzi również o bezpieczeństwo pacjenta. Każda dodatkowa para oczu powinna być włączona, aby pomóc w dokładnej i szybkiej diagnozie, gdy jest to wymagane.
Jak przekonać doświadczonego kardiologa do zaufania AI?
Istnieją trzy podstawowe czynniki i narzędzia niezbędne do budowy tego zaufania. Po pierwsze, można opublikować benchmark algorytmu, wykorzystując bazy danych standardowe w branży. Drugim narzędziem jest zastosowanie algorytmu w badaniach klinicznych prowadzonych przez uznaną klinikę. Ale na koniec dnia, najlepiej jest przeprowadzić testy bezpośrednie. W Cardiomatics zachęcamy naszych klientów do przesyłania nagrań do Cardiomatics, podczas gdy analizują je tradycyjnym oprogramowaniem. Nie mieliśmy sytuacji, w której klinika nie zdecydowała się kontynuować po okresie próbnym.
Wręcz przeciwnie, kliniki zazwyczaj są zaskoczone niezawodnością algorytmów i precyzją analizy. Nie jesteśmy świadomi, jak bardzo postęp dokonał się ostatnio w uczeniu maszynowym. AI staje się wiarygodnym asystentem kardiologów. Wierzę, że zespół AI i kardiologów najlepiej wykorzysta nauki medyczne i ostatni postęp technologiczny.
Jak pacjenci reagują, gdy dowiadują się, że to komputery, a nie prawdziwi lekarze, kontrolują ich serca? Czy z Twojego doświadczenia to ma dla nich znaczenie?
Pozwól, że opowiem historię. Rok temu odwiedziłem jednego z naszych klientów w Szwajcarii, który powiedział mi, że dzięki Cardiomatics pacjenci otrzymują kompletny podsumowanie konsultacji kardiologicznej, w tym interpretację EKG-Holtera, mailem w drodze powrotnej do domu po wizycie. Przed Cardiomatics, pacjenci czekali dni z niepokojem, zanim opis był gotowy. Moim doświadczeniem jest, że pacjenci doceniają użycie AI. Każdy pacjent chce mieć pewność, że wszystkie dostępne zasoby zostały zaangażowane, aby zagwarantować właściwą diagnozę i najlepsze wyniki. Chodzi o współpracę AI i lekarza, nie o wybór między AI a lekarzem. Powinniśmy pamiętać, że ostateczna decyzja należy zawsze do lekarza – to on dzieli diagnozę z pacjentem, planuje leczenie i towarzyszy pacjentowi podczas choroby.
Czy interpretacja sygnału EKG jest rodzajem sztuki nauk medycznych czy tylko analizy matematycznej?
Kiedy wykonywana jest przez lekarza, interpretacja EKG jest oparta o doświadczenia, reguły i sztuki. Istnieje nawet dość popularna książka na ten temat, zatytułowana „12-Lead ECG: The Art of Interpretation”. Kiedy człowiek interpretuje EKG, widzi krzywą. To działa na poziomie wizualnym. Algorytm widzi strumień liczb zamiast obrazu, więc zadanie staje się problemem matematycznym. Ale ostatecznie nie można budować skutecznych algorytmów bez znajomości dziedziny. Ta wiedza i doświadczenie naszego zespołu medycznego są sztuką w Cardiomatics. Nie zapominajmy, że algorytmy są również szkolone na danych generowanych przez kardiologów. Istnieje silna korelacja między doświadczeniem profesjonalistów medycznych a uczeniem maszynowym. Interpretacja EKG jest istotną częścią procesu podejmowania decyzji, wpływającą na kolejne kliniczne kroki. Dlatego tak istotne jest, aby analiza obejmowała nawet najmniejsze szczegóły.
Jakie są największe obawy dotyczące AI w kardiologii? Jakie są Twoje kontrargumenty?
Z perspektywy lekarza największym zmartwieniem zawsze będzie bezpieczeństwo pacjenta. Primum non nocere – przede wszystkim nie szkodzić. Trudno jest udowodnić długoterminowe bezpieczeństwo narzędzi, które nie istnieją od dłużej niż wiek, jak ręczna interpretacja. Dlatego współpracujemy z kardiologami i ekspertami w dziedzinie AI, aby zagwarantować najlepsze wyniki.
Innym dużym zmartwieniem jest wyciek danych poza szpital. Nie można budować efektywnego systemu AI jako oprogramowanie samodzielne. Nie można korzystać z mocy Google Search bez dostępu do internetu. Typowe ustawienie IT w szpitalu ma bardzo hermetyczny system, z (najlepiej) brakiem połączenia ze światem zewnętrznym. Na szczęście, dzięki odpowiednim narzędziom ochrony danych i procedurom, informacje pacjentów mogą być przechowywane i wymieniane bez obaw o problemy z bezpieczeństwem.
Pewnie musiałeś wielokrotnie odpowiadać na to pytanie: jak precyzyjne są algorytmy?
Mogę powiedzieć, że mamy ponad 99% dokładności. Ale na koniec dnia, to, z czego jesteśmy najbardziej dumni, to fakt, że algorytm działa wyjątkowo dobrze na danych z życia codziennego pochodzących od naszych klientów. Nie skupiamy się wyłącznie na technologii, ale także na jej prawidłowej implementacji, aby była używana w najlepszy sposób wspierający pracę lekarzy.
Co czyni opartą o AI i chmurową analizę EKG opracowaną przez Cardiomatics niezawodnym rozwiązaniem dla szpitali?
Cardiomatics jest certyfikowany jako urządzenie medyczne klasy IIa. Jest to ta sama klasa, co większość sprzętu w szpitalach. Oznacza to, że nasze oprogramowanie może być częścią wszystkich procedur medycznych z perspektywy regulacyjnej. Stosujemy model biznesowy pay-per-use, co oznacza, że klient płaci tylko wtedy, gdy korzysta z naszych algorytmów. Szpitale mogą pokryć 100% kosztów Cardiomatics dzięki refundacji kosztów.
Kliniki korzystające z Cardiomatics są bardziej efektywne niż te bez niego, ponieważ czas kardiologów może być lepiej przeznaczony. Pacjent również może skorzystać – czasy oczekiwania na wyniki badań są krótsze, a psychiczne obciążenie wynikające z niepewności jest zmniejszone. Ponownie muszę podkreślić kluczową rolę odpowiedniej współpracy przy wdrażaniu narzędzia AI do pracy. Nie oferujemy naszych algorytmów w pudełku do po prostu rozpakowania, włączenia i uzyskania cudu.
Jaki jest zakres zastosowania Państwa rozwiązania?
Mamy ponad 100 instytucji używających Cardiomatics codziennie w całej Europie, z większością z nich w regionie DACH. Obejmują one małe praktyki z 2-3 kardiologami aż do łańcuchów szpitali. Cardiomatics jest również uznawany za niezawodne narzędzie przez lekarzy akademickich i jest używany jako narzędzie badawcze przez University of Bern.
Jak narzędzie jest udoskonalane i w jakie sposób będzie rozwijane w przyszłości?
Cardiomatics składa się z algorytmów i aplikacji użytkownika. Algorytm poprawia się, gdy jest używany na grupach pacjentów. Obecnie skupiamy się na wykrywaniu arytmii, ale w 2020 roku zamierzamy wdrożyć algorytmy dla pacjentów z implantowanymi urządzeniami lub pacjentów po ablacji. Ciągle pracujemy również nad poprawą wydajności istniejących modułów, głównie poprzez zwiększanie zbioru danych treningowych i stosowanie coraz bardziej zaawansowanych metod modelowania.
Dane używane do trenowania algorytmów pochodzą z dwóch różnych źródeł. Od sierpnia 2019 roku mamy prawie 100 tysięcy godzin wielokanałowych EKG (lub ponad 400 milionów uderzeń serca) w naszej bazie danych, a znaczna część tych danych jest wykorzystywana do trenowania modeli (zarówno w paradygmatach nadzorowanych, jak i nienadzorowanych). Niektóre z nich zamawiamy komercyjnie w współpracujących klinikach (np. Medical University of Warsaw) w celu pokrycia niektórych mniej licznych grup pacjentów.
Dziękuję za poświęcony czas.