Ένα νέο λογισμικό που αξιοποιεί Τεχνητή Νοημοσύνη για την αξιολόγηση της λειτουργίας της δεξιάς κοιλίας της καρδιάς, με βάση τα δεδομένα που παρέχει ο απλός δισδιάστατος υπέρηχος καρδιάς, ανέπτυξαν δύο Έλληνες ερευνητές στο Κέντρο Έρευνας Τεχνητής Νοημοσύνης «Αρχιμήδης»· ο επεμβατικός καρδιολόγος, πρώην επίκουρος καθηγητής Καρδιολογίας στο αμερικανικό πανεπιστήμιο Κολούμπια, Πολύδωρος Καμπακτσής, και ο επίκουρος καθηγητής Επιστήμης Δεδομένων στο βρετανικό πανεπιστήμιο Nottingham Trent, Αρχοντής Γιαννακίδης. Η εφαρμογή δοκιμάζεται για πρώτη φορά σε ευρεία κλίμακα σε κλινική έρευνα στην Ελλάδα, στο Ωνάσειο Νοσοκομείο.
Οι δυσλειτουργίες της δεξιάς κοιλίας της καρδιάς μειώνουν το προσδόκιμο ζωής, ανεξάρτητα από άλλους καρδιακούς παράγοντες. Η δεξιά κοιλία μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά από διαταραχές της αριστερής κοιλίας, όπως το έμφραγμα του μυοκαρδίου και η ισχαιμική καρδιομυοπάθεια. Μελέτες έχουν δείξει ότι έως και το 20% των ασθενών που υποβάλλονται σε υπερηχοκαρδιογράφημα για οποιονδήποτε λόγο παρουσιάζουν κάποια διαταραχή στην ανατομία ή τη λειτουργία της δεξιάς κοιλίας.
Ωστόσο, το πολύπλοκο σχήμα της δεξιάς κοιλίας οδηγεί συχνά σε αδυναμία αξιόπιστης απεικόνισής της με τον δισδιάστατο υπέρηχο, που αποτελεί την πρώτη και βασικότερη απεικονιστική εξέταση στην Καρδιολογία. Η πλέον ενδεδειγμένη εξέταση είναι η μαγνητική τομογραφία καρδιάς, η οποία όμως δεν πραγματοποιείται συχνά, καθώς οι τομογράφοι είναι περιορισμένοι και το κόστος υψηλό.
Οι δύο ερευνητές, διαπιστώνοντας την ανάγκη για μια ευρύτερη, αξιόπιστη και προσιτή λύση στην αξιολόγηση της δεξιάς κοιλίας μέσω δισδιάστατου υπερήχου, αξιοποίησαν την Τεχνητή Νοημοσύνη για την ανάπτυξη του λογισμικού.
Όπως εξηγεί ο Πολύδωρος Καμπακτσής, πρόκειται για μια νέα μέθοδο που στοχεύει να αποτελέσει ένα καθημερινό εργαλείο πιο αντικειμενικής και ακριβούς εκτίμησης της δεξιάς κοιλίας με χρήση του δισδιάστατου υπερήχου. Όπως αναφέρει, ο καρδιολόγος πραγματοποιεί συγκεκριμένες μετρήσεις και στη συνέχεια το σύστημα, βασιζόμενο σε αλγόριθμο Τεχνητής Νοημοσύνης, παράγει τα αποτελέσματα.
Ο Αρχοντής Γιαννακίδης επισημαίνει ότι ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα της εφαρμογής είναι η ικανότητά της να αναγνωρίζει με υψηλή επιτυχία πολύπλοκα μοτίβα που εντοπίζονται στα ιατρικά δεδομένα και είναι χρήσιμα για την αξιολόγηση. Προσθέτει ότι η διαδικασία εξαγωγής συμπερασμάτων απαιτεί περιορισμένους υπολογιστικούς πόρους, γεγονός που καθιστά την εφαρμογή κατάλληλη για χρήση σε μικρές συσκευές, όπως φορητούς υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα, τα οποία λειτουργούν υπό περιορισμούς πόρων.
Ο ίδιος διευκρινίζει επίσης ότι δεν υπάρχουν ευρέως διαθέσιμες αντίστοιχες εφαρμογές Τεχνητής Νοημοσύνης για την αξιολόγηση της δεξιάς κοιλίας μέσω δισδιάστατου υπερήχου. Όπως αναφέρει, η έμπνευση προήλθε από προγενέστερες, απλούστερες γεωμετρικές μεθόδους που εφαρμόζονται στην πιο εύκολη προς μελέτη αριστερή κοιλία. Σημειώνει ακόμη ότι η έρευνα αυτή συνέπεσε με τις ταχείες εξελίξεις στη βαθιά μηχανική μάθηση σε δεδομένα τύπου πίνακα, οι οποίες κατέστησαν δυνατή την επίτευξη των συγκεκριμένων αποτελεσμάτων.
Κλινική έρευνα στο Ωνάσειο
Καθοριστικό βήμα για την επικύρωση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων του λογισμικού αποτελεί η κλινική του αξιολόγηση. Μια πρώτη, μικρής κλίμακας κλινική έρευνα πραγματοποιήθηκε σε 50 ασθενείς στο Irving Medical Center του Πανεπιστημίου Κολούμπια, όπου διαπιστώθηκε ότι η μέθοδος προσέγγισε σε ακρίβεια τη μαγνητική τομογραφία καρδιάς.
Τα αρχικά αυτά αποτελέσματα κρίθηκε αναγκαίο να επιβεβαιωθούν σε μεγαλύτερο δείγμα ασθενών. Για τον λόγο αυτόν, βρίσκεται σε εξέλιξη εκτενέστερη κλινική μελέτη στο Ωνάσειο Νοσοκομείο, σε συνεργασία με τον καρδιοχειρουργό και αναπληρωτή διευθυντή στο Ωνάσειο Καρδιοχειρουργικό Κέντρο, Δημήτρη Αυγερινό. Όπως αναφέρει ο Πολύδωρος Καμπακτσής, το Ωνάσειο Νοσοκομείο, λόγω της ποιότητας των υπηρεσιών και των προηγμένων δυνατοτήτων του, κρίθηκε κατάλληλο για τη συνέχιση της έρευνας στην Ελλάδα. Έτσι, ξεκίνησε η συνεργασία με το Ερευνητικό Κέντρο «Αρχιμήδης», το οποίο εδρεύει στην Αθήνα και χρηματοδοτεί τη μελέτη.
Σύμφωνα με τον Δημήτρη Αυγερινό, στην ελληνική κλινική μελέτη συμμετέχουν 200 ασθενείς, οι οποίοι υποβάλλονται τόσο σε δισδιάστατο υπερηχογράφημα καρδιάς όσο και σε μαγνητική τομογραφία. Το λογισμικό αξιοποιεί τα δεδομένα του υπερήχου και παράγει αποτελέσματα που προσεγγίζουν εκείνα της μαγνητικής τομογραφίας, η οποία χρησιμοποιείται ως μέτρο σύγκρισης για την αξιολόγηση της ακρίβειας.
Τα ενδιάμεσα αποτελέσματα από τους πρώτους 120 ασθενείς δείχνουν ακρίβεια άνω του 90%. Ο Δημήτρης Αυγερινός εκτιμά ότι η τεχνολογία αυτή μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την καθημερινή πρακτική των υπερήχων καρδιάς.
Επόμενος στόχος των ερευνητών του «Αρχιμήδη», μετά την ολοκλήρωση της μελέτης στο Ωνάσειο, είναι η δοκιμή της τεχνικής σε μεγαλύτερη κλίμακα στην κλινική πράξη, μέσω πολυκεντρικής μελέτης σε νοσοκομεία της Ελλάδας και των ΗΠΑ. Σκοπός είναι να αξιολογηθεί στην πράξη η ενσωμάτωση του αλγορίθμου στην καθημερινή κλινική διαδικασία και η επίδρασή του στη διαχείριση των ασθενών που υποβάλλονται σε διαθωρακικό υπερηχογράφημα.
Παράλληλα, σύμφωνα με τον Αρχοντή Γιαννακίδη, προτεραιότητα αποτελεί η πλήρης αυτοματοποίηση της διαδικασίας κατάτμησης της δισδιάστατης εικόνας υπερήχου, καθώς και η παροχή εκτιμήσεων αβεβαιότητας, ώστε να ενισχυθούν η αξιοπιστία και η ανθεκτικότητα της εφαρμογής.
Η Τεχνητή Νοημοσύνη στην Ιατρική
Η συγκεκριμένη πρωτοβουλία εντάσσεται στη ευρύτερη διεθνή προσπάθεια αξιοποίησης ψηφιακών εργαλείων και τεχνολογιών Τεχνητής Νοημοσύνης στην Ιατρική. Οι εξελίξεις στον τομέα είναι ταχείες και, όπως επισημαίνει ο Δημήτρης Αυγερινός, πλέον μετρώνται σε μήνες και όχι σε δεκαετίες. Αναφερόμενος στη Χειρουργική, σημειώνει ότι, παρότι υπάρχουν ρομποτικά συστήματα υποβοήθησης επεμβάσεων, δεν είναι ακόμη πλήρως αυτόνομα, εκτιμώντας ότι τέτοιες λύσεις, υπό την επίβλεψη γιατρού, ενδέχεται να αποτελέσουν καθημερινή πρακτική τις επόμενες δεκαετίες.
Ο Πολύδωρος Καμπακτσής, με σπουδές τόσο στην Ιατρική όσο και στη μηχανική, επισημαίνει ότι παρατηρείται έντονη ανάπτυξη εφαρμογών Τεχνητής Νοημοσύνης στην Καρδιολογία. Υπογραμμίζει, ωστόσο, την ανάγκη για προσεκτική αξιολόγηση των δυνατοτήτων τους, σημειώνοντας ότι το βασικό κριτήριο είναι κατά πόσο συμβάλλουν ουσιαστικά στην αντιμετώπιση της νόσου και στη βελτίωση της υγείας των ασθενών.
Από την πλευρά του, ο Αρχοντής Γιαννακίδης επισημαίνει ότι μία από τις βασικές προκλήσεις αφορά την προστασία των ευαίσθητων προσωπικών δεδομένων. Όπως αναφέρει, απαιτείται αυστηρή συμμόρφωση με τους κανονισμούς GDPR, καθώς και η εφαρμογή προηγμένων τεχνικών που διασφαλίζουν την ασφαλή συλλογή και ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ νοσοκομείων και ερευνητικών ιδρυμάτων. Επιπλέον, επισημαίνει ζητήματα όπως τα νομικά θέματα σε περίπτωση εσφαλμένης διάγνωσης, τις δυσκολίες ενσωμάτωσης των νέων τεχνολογιών στα συστήματα υγείας, την περιορισμένη διαφάνεια ορισμένων αλγορίθμων και την ανάγκη κλινικής επικύρωσης των αποτελεσμάτων.
Της Μαρίας Κουζινοπούλου
Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ
