Intelligenza artificiale, un potente alleato in medicina

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In uno studio recente, ricercatori cinesi e americani hanno sviluppato un sistema di intelligenza artificiale (IA) utilizzando 1.3 milioni di cartelle cliniche elettroniche provenienti da tutta la Cina. Il loro sistema è stato in grado di diagnosticare le malattie con la stessa precisione di un medico esperto.

“Un robot non può recare danno agli esseri umani, né può permettere che, a causa del suo mancato intervento, gli esseri umani ricevano danno.” – Prima legge della robotica, Isaac Asimov

Cos’è l’Intelligenza Artificiale (IA)?

L’Intelligenza Artificiale è un ramo dell’informatica che permette la programmazione e progettazione di sistemi sia hardware che software che permettono di dotare le macchine di determinate caratteristiche che vengono considerate tipicamente umane quali, ad esempio, le percezioni visive, spazio-temporali e decisionali.

Due grandi innovazioni hanno portato a grandi progressi:

  • Reti neurali: algoritmi complessi in grado di riprodurre ragionamenti tipici degli esseri umani nelle differenti situazioni, che hanno permesso IA sistemi intelligenti di “prendere decisioni”, ossia di effettuare scelte a seconda dei contesti in cui sono inseriti.
  • Machine learning: algoritmi in grado di far migliorare il comportamento della macchina, che può così imparare tramite l’esperienza, proprio come gli esseri umani. Una macchina è in grado di imparare a svolgere una determinata azione anche se tale azione non è mIA stata programmata tra le azioni possibili.

Diagnosi difficoltose

Il corpo umano è una complessa macchina biologica e cercare di diagnosticare i suoi disturbi è un compito monumentale, anche per i medici più esperti. Per giungere ad una diagnosi accurata, i dottori raccolgono quante più informazioni possibili sui loro pazienti. Queste informazioni provengono da una vasta gamma di fonti, tra cui studi sul genoma, dati demografici, note mediche, imaging, risultati di laboratorio, test genetici o persino sensori indossabili.

Tuttavia, nonostante tutti i dati e le migliori intenzioni, le diagnosi errate avvengono più spesso di quanto si possa pensare. I medici pensano e agiscono in ambienti clinici caotici e con poco tempo a disposizione.

Uno studio del 2014 ha rilevato che almeno un adulto su 20 negli Stati Uniti lasciava l’ambulatorio con una diagnosi errata, equivalente a circa 12 milioni di persone all’anno. La metà di queste diagnosi errate, secondo gli autori, sarebbero potute rivelarsi potenzialmente dannose.

Sistemi di IA in medicina

Un modo per migliorare l’accuratezza diagnostica è quello di aiutare i medici ad analizzare la moltitudine di dati in loro possesso in modo più efficiente. Con questo obiettivo in mente, e man mano che i computer diventano più potenti, gli scienziati stanno sviluppando l’intelligenza artificiale per progettare sistemi che possano pensare come gli esseri umani, ma in modo più rapido e preciso.

Lo studio

Per sviluppare un sistema di intelligenza artificiale per diagnosticare malattie pediatriche, un team cinese e americano ha creato un dizionario con parole chiave che collegano i sintomi a una malattia. Questo dizionario, che contiene più di 1 milione di termini chiave, è stato quindi utilizzato per addestrare il sistema IA. Lo sviluppo di un tale database richiede sia un enorme set di dati che molta manodopera umana, ma una volta realizzato, può salvare un’enorme quantità di lavoro, con un impatto positivo sull’erogazione dell’assistenza sanitaria.

Questo sistema di intelligenza artificiale è stato quindi utilizzato per analizzare input di linguaggio semplice che si riferivano IA sintomi, con l’obiettivo di trovare schemi che si collegavano a una malattia.

Per testare il loro sistema, Zhang e il suo team hanno utilizzato i dati di cartelle cliniche elettroniche retrospettive. Sono state testate le diagnosi in 50.000 pazienti. I risultati sono stati sorprendenti, con un’accuratezza diagnostica del 95% per disturbi comuni come infezioni acute delle vie respiratorie superiori e sinusiti. La chiave del successo era nella quantità e qualità dei dati disponibili per addestrare l’algoritmo di intelligenza artificiale e nella popolazione target in cui è stato testato.

Un potenziale limite di questo sistema di intelligenza artificiale è che può funzionare solo con malattie che ha visto e per cui è stato addestrato. Quindi, più dati sono disponibili per l’allenamento, più accurata è la previsione che il sistema di intelligenza artificiale può fare.

Finora, il sistema di intelligenza artificiale progettato da Zhang rimane un esperimento di ricerca promettente, non ancora in uso con pazienti reali.

Altri sistemi

Ci sono però altri sistemi di intelligenza artificiale che stanno già interagendo con i pazienti, come il IA di Babylon o Watson di IBM.

Il sistema IA di Babylon (https://www.babylonhealth.com), ad esempio, è attualmente utilizzato da oltre 3 milioni di utenti nel Regno Unito. Il sistema fornisce consigli rapidi e di facile accesso per i disturbi più comuni.

Ma quanto sono accurati questi consigli? In uno studio del 2018 – non sottoposto a peer review – i ricercatori di Babylon hanno confrontato le prestazioni dei medici umani e del sistema IA nella valutazione di casi medici identici. Secondo i loro risultati, il sistema di intelligenza artificiale ha sovraperformato il medico umano medio.

Tuttavia, il sistema necessita ancora di ulteriori test prima di essere in grado di dimostrare che può funzionare bene nel mondo reale.

Il supercomputer Watson di IBM (https://www.ibm.com/watson/it-it/health/life-sciences) è attualmente utilizzato da numerosi team nel mondo come ausilio nella diagnostica e scelta terapeutica in diversi tipi di tumori, inclusi quelli cerebrali ed epatici.

IA al posto dei medici?

La domanda che si pongono molte persone è se i medici saranno mai sostituiti dai computer. Gli esperti concordano sul fatto che ciò sia altamente improbabile, almeno nella maggior parte delle circostanze.

Ogni nuova tecnologia ha bisogno di prove di alta qualità per guadagnare la fiducia delle persone.

I sistemi di IA potrebbero essere particolarmente utili in aree rurali e a risorse limitate o in situazioni di emergenza quando un medico umano non ha il tempo o le risorse per raggiungere una diagnosi. Ma anche in queste circostanze, i medici umani dovrebbero essere ancora coinvolti e l’intelligenza artificiale dovrebbe essere utilizzata principalmente come assistente medico per ridurre gli oneri complessivi dei medici e non dovrebbe sostituire i medici.

Presi insieme, l’uso dell’IA nell’assistenza sanitaria annuncia un’entusiasmante e promettente nuova era nella diagnosi, in cui una guida medica significativa può essere resa disponibile a più persone bisognose.

E voi, vi fareste curare da un (super)computer?

 

Fonti | Articolo 1; Articolo 2; Articolo 3; Articolo 4; Articolo 5;

Matteo Ferrari
Sono uno studente di Medicina del 6° anno di Bologna.