Naujienos

Kaip dirbtinio intelekto algoritmai padeda medikams

2024 04 26

Balandžio 25 d. Lietuvos mokslų akademijoje (LMA) įvyko konferencija „Organų transplantacija ir dirbtinis intelektas“, kurioje dalyvavo kardiochirurgai, transplantologai, informatikai ir kitų sričių specialistai. LMA prezidentas prof. Jūras Banys, sveikindamas konferencijos dalyvius, paminėjo, kad JAV trečdalis įmonių naudoja dirbtinį intelektą (DI). Europa gerokai atsilieka, o Lietuvoje tokių įmonių tėra tik penki procentai. Neabejotina, kad transplantologijai, kuri yra medicinos viršūnė, DI irgi turės vis daugiau įtakos. Ir sakė tikįs, kad šios technologijos palengvins Lietuvos transplantologų darbą.

LMA Technikos mokslų skyriaus pirmininkas prof. Gintautas Dzemyda pridūrė, kad lūžis šioje srityje įvyko tuomet, kai buvo sukurti gilieji neuronų tinklai. Naudojant šią technologiją, dirbtinių neuronų tinklai išmoksta labai sudėtingų dalykų, ypač analizuojant vaizdus. Be abejo, lygia greta vystosi ir yra plačiai naudojami klasikiniai mašininio mokymosi metodai, kurie yra neatskiriama dirbtinio intelekto dalis.

LMA Biologijos, medicinos ir geomokslų skyriaus pirmininko prof. L. Kupčinsko įsitikinimu, transplantologija šiuo metu išgyvena pakilimą. Lietuvoje dviejuose miestuose veikia universiteto ligoninių transplantacijos centrai, kur dirba chirurgai, kardiologai, nefrologai, gastroenterologai, anesteziologai ir kitų sričių specialistai. Todėl pasiekti įspūdingi rezultatai. 2022 m. Lietuvoje atliktos 32 kepenų transplantacijos – šių sudėtingų operacijų 100 tūkst. gyventojų padaryta daugiau, negu Danijoje.

 

LMA prezidentas prof. Jūras Banys, LMA Technikos mokslų skyriaus pirmininkas prof. Gintautas Dzemyda, LMA Biologijos, medicinos ir geomokslų skyriaus pirmininkas prof. L. Kupčinskas, Nacionalinio transplantacijos biuro direktorė Audronė Būziuvienė

Nacionalinio transplantacijos biuro direktorė Audronė Būziuvienė pridūrė, kad 2018–2023 m. Lietuvoje du transplantologijos centrai Kaune ir Vilniuje atliko 750 organų transplantacijų. Tikimasi, kad tobulesnės DI sistemos palengvins transplantologų darbą ir pagerins pacientų išgyvenamumą. Tai padės išvengti situacijų, kai tenka atsisakyti širdies, plaučių ar kepenų, nes nėra komandos (arba trūksta transplantacinių maišelių).

Pirmoji konferencijos dalis buvo skirta širdies transplantacijai. Vilniaus universiteto (VU) prof. Kęstutis Ručinskas pranešime „Širdies transplantacija VUL Santaros klinikose“ kalbėjo, kad esminė jų problema – nuolatinis donorų organų deficitas. Vienas tokių dar neišnaudotų rezervų – neplakančios širdies donorai. Be to, naudojant modernias perfuzijos sistemas, galima pailginti donoro širdies gyvybingumą. Pasaulyje jau pradedamos ir ksenotransplantacijos, kai naudojamos genetiškai redaguotos kiaulių širdys. K. Ručinskas pabrėžė, kad jų centras Lietuvoje kol kas yra vienintelis, atliekantis vaikų širdies transplantacijas. Beveik 70 proc. pacientų (vaikai ir paaugliai iki 18 metų) iki šiol yra gyvi. Jo manymu, DI galėtų anksčiau ir efektyviau prognozuoti atmetimo reakcijas. Padėtų geriau parinkti donoro-recipiento porą, galbūt leistų identifikuoti daugiau transplantacijai tinkamų donorų. Norint taikyti DI šiose srityse, reikia sutvarkyti teisinę bazę, užtikrinti naudojamų duomenų kokybę. Kol kas šiuo terminu kai kuriose srityse yra netgi piktnaudžiaujama. Pranešėjas paminėjo kuriozišką įvykį, kai bendrovė „Amazon“ teigė, kad jos parduotuvėse įdiegtas dirbtinis intelektas. Paaiškėjo, kad iš tiesų jose nuotoliniu būdu dirbo samdomi žmonės iš Indijos. Tačiau procesai vyksta. Pavyzdžiui, Europos Sąjungos Taryboje derinamas DI įstatymas. ES Taryba ir Parlamentas sutarė dėl pirmųjų pasaulyje DI taisyklių.  

 

Iš kairės: prof. Kęstutis Ručinskas ir akad. Rimantas Benetis

Lietuvos sveikatos mokslų universiteto (LSMU) rektorius akad. Rimantas Benetis pranešime „Krūtinės organų transplantacija ir DI“ trumpai priminė transplantacijos istoriją pasaulyje. 1987 m. Lietuvoje pirmąją širdies transplantaciją atliko chirurgas Algimantas Jonas Marcinkevičius. Kaune pirmoji širdies transplantacija atlikta 2001-aisiais. Europoje tokių pacientų išgyvenamumas geresnis negu JAV ir Šiaurės Amerikoje apskritai. Kas gali padidinti donorų skaičių? Heterotropinė širdies transplantacija (kai įsiuvama donoro širdies dalis), neplakančios širdies donoro plaučių transplantacija – tačiau šiuo atveju reikia labai tiksliai parinkti plaučius pagal krūtinės dydį, kad jie tinkamai funkcionuotų. Perspektyvi sritis yra ksenotransplantacija. Pažymėtina, kad du pacientai su persodintomis genetiškai modifikuotomis kiaulių širdimis išgyveno pora savaičių. LSMUL Kauno klinikose plaučių ir širdies-plaučių komplekso transplantacijos pradėtos 2007 m. ir ši ligoninė yra vienintelė Lietuvoje, atliekanti tokias sudėtingas procedūras. Akademiko manymu, dirbtinis intelektas gali atlikti audinių atmetimo reakcijos stiprumo analizę, įvertinti paciento priešoperacinę būklę. Studijos liudija, kad slaugoje DI jau veikia net geriau už žmones. Tačiau šių algoritmų naudojimas medicinos srityje dar gana ribotas, kadangi DI negali vertinti aplinkos, konteksto. Jeigu analizei pateikti duomenys klaidingi, išvados irgi bus tokios.

 

Iš kairės: prof. Juozas Kupčinskas, doc. Povilas Ignatavičius, doc. Tomas Vanagas, dr. Arnas Karužas

LSMUL Kauno klinikų kardiologas dr. Arnas Karužas kalbėjo apie DI  taikymo galimybes vaizdų analizei kardiologijoje ir transplantologijoje. Jis sakė, kad Lietuvoje bus steigiamas DI kompetencijos centras. Šiuo metu yra sukurta algoritmų, kuriuos galima taikyti medicinos praktikoje. Jie naudojami planuojant operacijas, vertinant pooperacines prognozes. DI daug kur gerai numato ir pranoksta standartinius metodus. Žurnale „Lancet“ neseniai paskelbta metaanalizė, kur buvo lyginami sveikatos priežiūros specialistų ir giliųjų neuronų tinklų tikslumas. Paaiškėjo, kad DI prilygsta, o kartais net pranoksta žmogaus pateiktas išvadas. Todėl siūloma tokias sistemas vadinti bendradarbiaujančiu intelektu (collaborative inteligence).

Pastaruoju metu daugėja publikacijų apie DI taikymą širdies nepakankamumo diagnostikai. Pavyzdžiui, Jungtinės Karalystės Biobankas panaudojo dalį medicinoje naudojamų duomenų DI algoritmams kurti. Konvoliuciniai neuronų tinklai anksčiau buvo pripažinti kaip geriausiai tinkantys širdies vaizdų analizei. Dabar pereita prie Transformer architektūra grįstų neuronų tinklų. DI algoritmai jau naudojami širdies UG tyrimuose (tai dinamiškas tyrimas, kurį sunku pritaikyti dirbtiniam intelektui, bet šie algoritmai jau sugeba patikimai vertinti aortos stenozę, širdies diastolinę disfunkciją. DI taikymas pasiteisina 2D echokardiografijoje, diagnozuojant specifines patologijas. Štai širdies sarkoidozę algoritmai nustato lygiai taip pat gerai kaip specialistas žmogus.

Kompiuterinėje tomografijoje taikant DI, galima išsiversti be kontrastinės medžiagos ir taip sumažinti riziką pacientui.  Reziumuojant galima teigti, kad DI ypač praverčia numatant rizikas (pvz., atmetimo reakcijas), tiksliau atrenkant donorus ir recipientus. Be abejo, dar laukia nemažai darbo, kad tokios sistemos būtų plačiau naudojamos klinikinėje praktikoje. Teks sujungti vaizdinius laboratorinius ir klinikinius duomenis.

 

Antrojoje konferencijos dalyje buvo aptariama inkstų transplantacija. VUL Santaros klinikų doc. Arūnas Želvys kalbėjo apie inkstų transplantaciją ir dirbtinio intelekto taikymą diagnostikoje bei chirurgijoje. Priminė transplantacijos istoriją. Dabar transplantologai naudoja robotus, kai reikia paimti inkstą. Tačiau medikams reikia spręsti, kaip geriau išsaugoti donoro inkstą: naudojant imersiją ar perfuziją? Kaip atrasti optimalias inksto laikymo sąlygas prieš transplantaciją. Siekiama, kad ir recipientas, ir donoras išgyventų kuo ilgiau. Čia tikrai padėtų DI algoritmai. Deja, chirurgo požiūriu, dėl palyginti nedidelio transplantacijų skaičiaus trūksta duomenų tokiems algoritmams sukurti. Europoje DI taip pat dar mažai taikomas. Tačiau jis naudojamas diagnostikoje ir kartais robotinėje chirurgijoje. Todėl tiksliau būtų kalbėti ne apie dirbtinį, o apie išplėstinį intelektą, sustiprinantį žmogaus gebėjimus. Dabar rinkoje yra įvairių robotinių chirurginių sistemų, tokių kaip „Versius“ (kurios apibendrina operacijos efektyvumą, vertina vaizdus, gali pagerinti kai kurias chirurgo funkcijas, tobulinti įgūdžius). Vis dažniau naudojami skaitmeniniai dvyniai. Iš esmės yra sukuriamas paciento arba sergančio organo skaitmeninis modelis kompiuteryje. Todėl galima sumodeliuoti, kaip keisis organo funkcionavimas po transplantacijos ar operacijos. Papildyta realybė leidžia modeliuoti inksto „mitybą“ ir rasti optimalų būdą išpjauti organo dalį, nepažeidus kraujotakos. DI galima taikyti net pacientams edukuoti, nes žmonės labai skirtingi, – dirbtinis intelektas kiekvienam jų pritaiko klausimus ar atsakymus.

 

LSMUL Kauno klinikų prof. Inga Arūnė Bumblytė kalbėjo apie inkstų transplantaciją ir išeičių prognozavimą, naudojant klasikinius matematinius metodus, kaip profesorė pajuokavo, –  „natūralų intelektą“. Pagal inkstų transplantacijų skaičių vienam mln. gyventojų siekiame Europos vidurkį. Išgyvenamumo rezultatai taip pat gerėja. Bet viena problemų, su kuria neretai susiduria transplantologai, – vėluojanti persodinto inksto funkcija. LSMU mokslininkai išsiaiškino, kokie biožymenys padeda tai prognozuoti. Žymenims pastaruoju metu skiriama labai daug dėmesio, nes tai pagerintų organų suderinamumą, leistų geriau numatyti išeitis. Todėl labai svarbi mokslo sritis yra metabolomika. Visa tai – „natūralaus intelekto“ panaudojimo rezultatai. DI taikymo galimybes riboja  „mažos šalies“ statusas ir nepakankamai didelis transplantacijų skaičius.  Tačiau net blogėjant donorų organų kokybei (dėl gretutinių ligų) ir senstant recipientams, transplantacijos rezultatai gerėja. 

 

Trečiojoje konferencijos dalyje buvo kalbama apie kepenų transplantaciją. Akad. Kęstutis Strupas apžvelgė pilvo organų transplantacijos VUL Santaros klinikose pasiekimus, pažymėjo, kad kasos transplantacijas diabetu sergantiems ligoniams ateityje gali pakeisti kasos ląstelių transplantacijos, kurios sėkmingai pradėtos Santaros klinikose, tačiau dar reikia išspręsti šios procedūros ilgalaikio efekto klausimus. Pranešėjas pabrėžė donorinių kepenų perfuzijos aparatų svarbą, – tai leidžia panaudoti blogesnės kokybės donorines kepenis ir užtikrinti gerus transplantacijos rezultatus. DI galėtų padėti vykdyti donorų atranką, optimizuoti organizacinius pilvo organų transplantacijos aspektus.LMA Jaunosios akademijos alumnas,LSMU Gastroenterologijos klinikos vadovas prof. Juozas Kupčinskas, pristatydamas kepenų transplantacijos LSMUL Kauno klinikose rezultatus, trumpai aptarė ir istorinius aspektus. Transplantologijos pradininku Lietuvoje galima laikyti prof. Vladą Kuzmą,  kuris tarpukario Lietuvoje vykdė pirmuosius inkstų transplantacijos eksperimentus su šunimis. Pirmąją sėkmingą kepenų transplantaciją Lietuvoje 2000 m. Kauno klinikose atliko prof. Juozas Pundzius ir prof. Giedrius Barauskas, o 2022 m. šioje ligoninėje buvo atliktas didžiausias šalyje kepenų transplantacijų skaičius – 19. Pranešėjas taip pat pristatė nemažai klinikoje vykdomų Europos Sąjungos ir kitų tarptautinių kepenų cirozės ir vėžio problemai skirtų mokslinių projektų, kuriuos vykdant naudojamos ir dirbtinio intelekto metodikos.

 

LSMU Chirurgijos klinikos doc. Povilas Ignatavičius pasidalijo savo dvejų metų chirurgo darbo patirtimi Ciuricho (Šveicarija) transplantacijos centre ir pažymėjo, kad būtina iš šios šalies perimti neplakančios širdies donorinių kepenų panaudojimo metodus, tačiau tam reikia keisti ir įstatyminę bazę, taip pat reikėtų pasiekti, kad Ligonių kasos apmokėtų už donorinių kepenų perfuzijos procedūras. Akad. Gintautas Dzemyda savo pranešime apžvelgė dirbtinio intelekto metodikų taikymą, prognozuojant kepenų transplantacijos operacijų išeitis VUL Santaros klinikose, taip pat pažymėjo, kad šios modernios metodikos bus tobulinamos bendradarbiaujant su Vašingtono (JAV) universiteto ligonine, kurioje transplantacijų koordinatore pradėjo dirbti pranešimo bendraautorė doc. Aistė Gulla.

Apibendrindamas konferenciją LMA Biologijos, medicinos ir geomokslų skyriaus pirmininkas akad. Limas Kupčinskas padėkojo pranešėjams ir pažymėjo, kad DI taikymas sveikatos apsaugos sistemoje atveria plačias galimybes, ir pajuokavo, kad praktikos gydytojai dėl to darbo nepraras. Tačiau verta žinoti, ką prognozavo JAV sveikatos specialistai, – ateityje gydytojai, naudojantys DI, gali išstumti gydytojus, kurie neįsisavins šių naujovių.

Konferencijos pabaigoje pristatytas Dominyko Kubiliaus kartu su LRT, LSMUL KK ir VUL SK Transplantacijos centrais, donorinėmis ligoninėmis ir kitais partneriais sukurtas dokumentinis filmas „Prisikėlimas“.  Filmo nuoroda https://we.tl/t-6jMpA7UCCT 

Parengė dr. Rolandas Maskoliūnas ir akad. Limas Kupčinskas
Virginijos Valuckienės nuotraukos

GALERIJA