- Na gruźlicę umiera rocznie ponad 1,5 miliona ludzi
- Za mniej niż dolara można uratować jedno życie
- Wirtualny asystent pomaga lekarzom w diagnozie, analizując RTG klatki piersiowej
Gruźlica? To ta choroba z zamierzchłej przeszłości, która już dawno została ujarzmiona i którą znamy z literatury, od pozytywistycznych nowelek o biedocie do arcydzieła Tomasza Manna? Niestety – wciąż pozostaje w pierwszej dziesiątce najbardziej śmiertelnych chorób ludzkości.
W Polsce umiera na nią około tysiąca osób rocznie, w wielu krajach Europy nawet mniej. Jednak statystyki pokazują, że w innych regionach świata sytuacja jest znacznie gorsza. Według danych Światowej Organizacji Zdrowia w 2017 roku na świecie na gruźlicę zmarło 1,6 miliona osób, a zachorowało ponad 10 milionów ludzi, z czego milion to dzieci.
Najbardziej zagrożone są osoby z wirusem HIV – to właśnie gruźlica jest najczęstszą przyczyną ich śmierci. Podatne na zachorowanie są także dzieci, seniorzy i osoby niedożywione. Nie bez przyczyny gruźlicę nazywano niegdyś chorobą biedaków. Dziś także najbardziej zagrożone są obszary, na których ludzie żyją w niedostatku, głównie w Azji Południowej i w Afryce. Dwie trzecie nowych zachorowań przypada na Indie, Chiny, Indonezję, Filipiny, Pakistan, Bangladesz, Nigerię i RPA.
Wyścig z czasem
W 2014 roku Światowa Organizacja Zdrowia opracowała strategię walki z chorobą. Postawiła sobie ambitne cele: do 2030 roku o 90 procent zredukować liczbę ofiar, o 90 procent – liczbę zakażeń, a także znacząco obniżyć bardzo wysokie obecnie koszty leczenia.
Jak to zrobić? Gruźlica wcześnie wykryta i odpowiednio leczona jest chorobą, którą można pokonać. Tymczasem szacuje się, że u 3,6 miliona osób na świecie chorobę diagnozuje się zbyt późno, kiedy jest w takim stadium, że leki już nie działają. Rozwija się niestety także lekooporna odmiana bakterii gruźlicy.
Przygotowany do wychwytywania oznak gruźlicy program potrafił ocenić obraz RTG i wygenerować prawidłową – aż w 95 procentach – diagnozę
Dlatego podstawowym zadaniem, jakie przed nami stoi, jest wczesna diagnoza. Niestety najprostsza metoda – badanie bakteriologiczne plwociny – nie tylko wymaga czasu, ale jest zawodne – w 50 procentach przypadków nie wykrywa wczesnych stadiów choroby.
Z kolei testy molekularne są w większości zagrożonych regionów metodą zdecydowanie zbyt kosztowną. Najlepszym sposobem diagnozy pozostaje więc metoda radiologiczna – RTG klatki piersiowej.
O ile jednak wykonanie prześwietlenia nie jest drogie, o tyle znalezienie specjalisty radiologa, który potrafiłby zinterpretować ten obraz, jest już problematyczne, zwłaszcza w biedniejszych krajach. Często zdarza się, że pacjenci po prześwietleniu, które wykazało zakażenie, nie trafiają na konsultację do lekarza. Chorują nieświadomi, że zarażają swoich bliskich, aż do momentu, kiedy objawy są już tak silne, że nie pozostawiają wątpliwości, ale wtedy na leczenie jest już za późno.
Skuteczne algorytmy
Kiedy więc pojawiły się doniesienia o tym, że sztuczna inteligencja potrafi prawidłowo diagnozować gruźlicę, w środowisku lekarskim zawrzało.
W 2017 r. radiolodzy z uniwersyteckiej kliniki radiologicznej im. Thomasa Jeffersona w Filadelfii – dr Paras Lakhani i Baskaran Sundaram – opublikowali pracę, w której udowadniali, że algorytmy sztucznej inteligencji potrafią analizować obrazy rentgenowskie pod kątem gruźlicy płuc.
Na obrazach rentgenowskich widać charakterystyczne dla tej choroby anomalie: blizny, zmętnienia, zwapnienia, wysięk opłucnowy, wnęki w węzłach chłonnych. Naukowcy wytrenowali algorytm na tysiącach prześwietleń płuc z całego świata, zarówno chorych, jak i zdrowych. Przygotowany do wychwytywania oznak gruźlicy program potrafił ocenić każdy kolejny obraz RTG i wygenerować prawidłową – aż w 95 procentach – diagnozę. Algorytm wykrywał nawet wczesne stadia choroby.
Zastosowanie głębokiego uczenia w tej dziedzinie to nowość. – Wykorzystywane do tej pory do doświadczeń techniki uczenia maszynowego osiągały maksymalnie 80-procentową poprawność diagnozy. Głębokie uczenie daje nam większe możliwości – mówił Lakhani.
Tak skuteczna i tak tania metoda może odegrać kluczową rolę w strategii walki z gruźlicą. Lakhani wraz z firmą SemanticMD, specjalizującą się w medycznych zastosowaniach SI, wdraża już to rozwiązanie w życie.
SemanticMD AI Box jest małym, przenośnym urządzeniem, które można naładować zwykłą ładowarką do telefonu. Nie wymaga szerokopasmowego internetu, może działać offline albo w chmurze. W ciągu 20 sekund analizuje obraz rentgenowski i automatycznie rozstrzyga kwestię zasadniczą dla czyjegoś życia – czy jest chory i czy wymaga leczenia. Według SemanticMD koszt oceny jednego skanu nie przekroczy dolara. Zespół prowadzi rozmowy z jedną z afrykańskich fundacji na temat wdrożenia AI Boxa w Gambii. Współpracuje także z naukowcami z uniwersytetu w Kigali w Rwandzie nad ulepszeniem algorytmów.
Gruźlica to nie wszystko
W Indiach, gdzie mieszka najwięcej chorych – aż 27 proc. wszystkich zakażonych, podobne urządzenia tworzy start-up Qure.ai. Jego współtwórca i CEO Prashant Warier wraz ze swoim zespołem stworzył algorytm qXR, który także wykorzystuje technologię głębokiego uczenia. Wytrenowany został na 1,5 miliona prześwietleń. Analizuje obrazy RTG; potrafi wychwycić 15 objawów charakterystycznych dla gruźlicy. Może stać się wirtualnym radiologicznym asystentem lekarza.
Możliwości medycznych zastosowań SI w tym obszarze medycyny się nie kończą. Przykładowo w planach Qure.ai jest algorytm analizujący RTG pod kątem raka płuc, raka piersi i malarii. Już teraz firma oferuje także algorytmy analizujące skany tomografii komputerowej mózgu i rezonansu magnetycznego.