חוקרים ב- DZNE והמחלקה לנוירולוגיה כלי הדם בבית החולים האוניברסיטאי בון (UKB) שואפים לפתח מודל מחשב המבוסס על בינה מלאכותית (AI) כדי לסייע לרופאים בטיפול בחולי שבץ מוחי. היא משמשת כמערכת סיוע דיגיטלי, היא נועדה לחזות את התוצאה לטווח הארוך של חולים לאחר טיפול פולשני מינימלי (פקקת מכנית) וסיבוכים פוטנציאליים, ובכך לסייע לרופאים להחליט על הטיפול הטוב ביותר האפשרי. כעת יבוצע מחקר הוכחת מושג כדי לקבוע אם הדבר בר ביצוע באמצעות נתונים מ"רישום השבץ הגרמני "ותמונות מוח נוספות. הפרויקט מסתמך על טכנולוגיית AI בשם "למידת נחילה", שובר קרקע חדשה בניתוח מאובטח של נתונים רפואיים מבוזרים, ומטרתו להניח את הבסיס לרשת מרפאות בגרמניה ומחוצה לה. מרכז CISPA Helmholtz לאבטחת מידע מעורב גם במאמץ זה, הממומן על ידי איגוד הלמהולץ עם 250,000 יורו.
אירוע מוחי בא לידי ביטוי בתסמינים נוירולוגיים, כמו ליקויי דיבור או שיתוק. הגורם השכיח ביותר הוא קרישי דם: מצמצם את כלי המוח המכשילים את זרימת הדם ובכך אספקת חמצן. מצב זה מכונה שבץ "איסכמי". "במקרה כזה מיליוני תאי מוח מתים בכל רגע, אלא אם כן נלקחים אמצעי נגד במהירות. זה מאוד קריטי זמן. הזמן הוא המוח, כמו שאומרים," מסביר ד"ר אומיד שירוואני, רופא ומדען DZNE.
AI לרפואה אישית
אמצעים אפשריים הם למשל המסת רפואית של קריש הדם או כריתת פקקת מכנית, הליך זעיר פולשני שמטרתו להסיר את סתימת כלי השיט באמצעות צנתר מיוחד. "סוג הטיפול נקבע על בסיס מקרה לגופו, תלוי בגורמים כמו למשל גודל הכלי הסגור. בהתבסס על כל המידע הזמין במקרה אינדיבידואלי, האם יש פקקת סיכויים טובים להצלחה, או שהיא מהווה סיכון מוגזם של סיבוכים יישום בפועל ייקח זמן מה. הוא מדגיש: "אנחנו לא רוצים קופסה שחורה, התחזיות של מודל המחשב שלנו צריכות להיות מובנות לרופאים, כך שהם יכולים לקבל החלטה מושכלת לתועלת של המטופל הבודד. כלומר, ה- AI שלנו צריך להיות מה שנקרא" הסבר "ולהראות את התכונות שההערכה שלו מבוססת על כך שהוא יכול להיות בעל יכולת גבוהה."
שילוב סוגים שונים של נתונים
AI מסתמך על אלגוריתמים המוכשרים על כמויות גדולות של נתונים על מנת לזהות דפוסים. ככל שמאגר נתוני האימונים גדול יותר, בדרך כלל ה- AI ילמד טוב יותר. לפיכך, החוקרים מתכוונים לשלב נתונים מ"רישום השבץ הגרמני "עם תמונות מוח נוספות שנוצרו על ידי הדמיית תהודה מגנטית (MRI) או טומוגרפיה ממוחשבת (CT). רישום מרכזי זה מקיים נתונים על הטיפול במכות איסכמיות של למעלה מ 20 בתי חולים ברחבי גרמניה. הוא מכיל אלפי מקרים. "מידע זה נובע מהבדיקה הראשונית ומטפל במעקב לאחר כריתת פקקת עד שלושה חודשים לאחר ההתערבות. אלה הם רשומות מפורטות בעיקר מהרישומים הרפואיים. תמונות MRI או CT הקשורות למוח אינן כלולות. עם זאת, באופן כללי, אלה נשמרים בבתי חולים בהתאמה. ב- DZNE. "תמונות אלה מכילות מידע שלא ניתן לתעד במלואן בדו"ח רפואי, אך חשוב מאוד להכשרת ה- AI שלנו. זו הסיבה שאנחנו רוצים לקשר נתונים מקומיים אלה למידע מהרישום המרכזי."
אלגוריתם מטייל
זה המקום בו "למידת נחיל" נכנסת לתמונה. טכנולוגיית ה- AI החדשנית היא מרכז היצירה של המאמץ הנוכחי. "באופן מסורתי, נתוני תמונה ייאספו באופן מרכזי. עם זאת, בהתחשב בכמויות העצומות של הנתונים הכרוכים בכך, זה מורכב וקשה לקנה מידה אם רשת השותפים תגדל. מכיוון שמדובר בנתונים אישיים, שיתוף זה דורש תקנות משפטיות שנדרשות זמן ניכר כדי לעמוד בו. זו נוקטת בגישה אחרת. נתוני התמונות הזמינים במקומות שונים," נותרו דז'נדיאנר, תפקיד מפתח בפרויקט. "זה מאפשר לנו לעמוד בקלות בתקנות הגנת המידע ומשמעותו שאנחנו לא צריכים להזיז ולשכפל כמויות גדולות של נתונים. במקום זאת, אנו שולחים את האלגוריתם לנתונים דרך האינטרנט. אנו נותנים ל- AI לנסוע ממקום למקום, כביכול, כדי ללמוד. זה רעיון הליבה שמאחורי למידה נחילה."
ללמוד באופן קולקטיבי
גישה זו פותחה על ידי DZNE בשיתוף פעולה עם חברת IT Hewlett Packard Enterprise וכעת היא מיושמת בפרויקטים שונים של DZNE. המונח "נחיל" מתייחס לשותפים המתקשרים ברשת. "עם לימוד נחיל, כל המעורבים בנהלים ממאגר הנתונים הקולקטיבי מבלי שיצטרכו לשתף נתונים משלהם. נתונים אלה נשארים באתר וסודיות בהתאם לתקנות הגנת המידע. הסיבה לכך היא שהאלגוריתם רק מחלץ פרמטרים ללא כל אזכורים אישיים", מסביר פרופ 'יואכים שולצה, מנהל רפואת מערכות ב- DZNE, שהוא גם פרופסור באוניברסיטה של אוניברסיטת בריון. "התוצאה היא AI מיומן שלמד בכל צמתי הרשת. היא הטמיעה את הידע הקולקטיבי ויכול אפילו להתפתח ככל שמוצגים נתונים חדשים. במקרה הספציפי שלנו, אז יהיה לנו מודל מחשב מבוסס AI שיכול לתמוך ברופאים בטיפול במשיכות. כל בני הרשת יכולים להשתמש בכלי זה. ללא קשר לשאלה אם יש להם כמות גדולה או קטנה של נתונים משלהם, מהשפעה בשוויון.
נקודת מבט בינלאומית
החל משלוש מרפאות, כולל בית החולים האוניברסיטאי בון, החוקרים מתכוונים להרחיב בהדרגה את גישתם לחברים אחרים ב"מרשם השבץ הגרמני ". למטרות בדיקה, הם יתחילו בנתונים רב -מרכזיים מ"רישום השבץ הגרמני "הזמין בבון וישתמש בהם כדי לדמות נחיל במרכז המחשוב של DZNE לפני העברת המערכת למיקומים מפרידים גיאוגרפית. "אנחנו רוצים להניח את הבסיס לרשת בפריסה ארצית", אומר אשנברנר. "יתר על כן, אנחנו כבר בשיחות עם שותפים בבריטניה כדי להמשיך במושג שלנו באופן בינלאומי. אני חושב שיש הרבה מקום להתפתחות."
