استفاده از هوش مصنوعی در تحقیقات علمی و بهبود تصمیمات پزشکی

الزویر یک انتشارات چندرسانه‌ای جهانی است که بیش از 20000 محصول آموزشی و حرفه‌ای را برای جوامع علمی و حوزه‌های پزشکی، از جمله نشریات تحقیقاتی برجسته مانند The Lancet و Cell ارائه می‌دهد. مرحله اول از تحول دیجیتال مستمر شرکت شامل دیجیتالی کردن حجم عظیمی از داده‌های منتشر شده در گزارش‌ها و مجلات در طول تاریخ 140 ساله شرکت بوده است و اکنون در حال ساخت ابزارهای هوش مصنوعی (AI) است که بینش‌های جدیدی را از این داده‌ها و همچنین ترکیب آن با سایر منابع داده‌های عظیم مانند داده‌های ناشناس شده بیماران و بیمه‌ها استخراج می‌کند.

هوش مصنوعی به حل چه مشکلی کمک می‌نماید؟

در ایالات متحده، اغلب ممکن است هنگامی که دو بیمار با سن و جنسیت مشابه و همچنین علائم مشابه به پزشک اولیه خود مراجعه کنند، تفاوت زیادی در نتیجه و هزینه درمانی که دریافت می‌کنند مشاهده نمایند. در واقع این به این دلیل است که تشخیص و درمان توسط کارکنان مختلف مراقبت‌های بهداشتی با سطوح مختلف دانش و تجربه و همچنین احساسات شخصی در مورد اینکه کدام درمان‌ها موثرتر هستند و چگونه می‌توان به نتایج مطلوب دست یافت، انجام می‌شود.

هوش مصنوعی با ایجاد مسیرهایی از ارائه اولیه و معاینه تا روش‌های درمانی و تجویز دارو، احتمال بهبود سریع‌تر بیماران و همچنین کاهش هزینه‌های ارائه مراقبت‌های بهداشتی را فراهم نموده است.

هوش مصنوعی در عمل چگونه مورد استفاده قرار می‌گیرد؟

الزویر در حال ساخت پلتفرمی است که آن را پلتفرم پشتیبان تصمیم‌گیری بالینی پیشرفته می‌نامد. این پلتفرم از پردازش زبان طبیعی و یادگیری ماشینی برای پیشنهاد مسیر درمانی بهینه برای بیماران استفاده می‌کند. الزویر این سیستم را بر روی پلت‌فرم Via Oncology که در حال حاضر در مراکز پیشرو سرطان در سراسر ایالات متحده مستقر شده است، ایجاد می‌نماید. بر این اساس می‌تواند داده‌های سوابق بیماران و همچنین آرشیو گسترده تحقیقات الزویر را که از طریق مجلات پزشکی آن منتشر شده است، مرتبط کند.

سپس به دنبال موارد قبلی می‌گردد که در آن بیماران مجموعه‌های مشابهی از علائم را گزارش کرده‌اند و نتایج به دست آمده را تجزیه و تحلیل می‌کند و بر این اساس می‌تواند درمانی را پیشنهاد کند که بر اساس داده‌ها، به احتمال زیاد نتایج مثبتی برای بیمار داشته باشد.

به گفته John Danaher رئیس راه‌حل های بالینی در الزویر، در حال حاضر حرکت رو به جلو با توسعه پلتفرم‌هایی که تجزیه و تحلیل هوش مصنوعی را با منابع داده گسترده خود ترکیب می‌کنند، یک اولویت کلیدی کسب و کاری به شما می‌رود. در واقع الزویر از تمام محتوای خود – کتاب‌ها، مقالات ژورنالی و غیره - برای نگاشت علائم بیماری‎ها استفاده می‌کند، که در نتیجه به آن اجازه می‌دهد تا بتواند مدل‌های پیش‌بینانه ایجاد کند.

سپس این شرکت مدل‌های شبکه عصبی خود را با استفاده از پایگاه‌های داده بزرگ بیماران آموزش می‌دهد تا مدل‌هایی جهت تشخیص متمایز ایجاد کند. این مدل‌ها می‌توانند پیش‌بینی‌های وزندار بر اساس سن، جنسیت و علائم ارائه دهند: به طور مثال بیماری الف با 70% احتمال و بیماری ب با 35% احتمال.

چه ابزارها، فناوری و داده‌هایی استفاده شده است؟

پلتفرم الزویر از داده‌های ناشناس شده بیماران، از جمله سوابق پزشکی، سوابق درمان و نتایج استفاده می‌کند. همچنین از پایگاه داده دارای 5 میلیون رکورد مرتبط با بیمه درمانی استفاده می‌کند. علاوه بر این، تمام مقالات و تحقیقات منتشر شده در مجلات الزویر در طول 140 سال گذشته نیز از جمله منابع مورد استفاده است. الزویر برای انجام تجزیه و تحلیل بر روی این داده‌ها، ابزارهای تحلیلی اختصاصی خود را ساخته است که از پردازش زبان طبیعی برای درک محتویات ادبیات پزشکی در پایگاه داده خود و همچنین سوابق بیمار استفاده می‌کنند. این شرکت، داده‌های عظیم تجاری و راه‌حل‌های هوش مصنوعی همچون راهکارهای پیشنهاد شده توسط مایکروسافت و آمازون را برای مرحله بعدی هوش مصنوعی خود در نظر دارد.

الزویر علاوه بر پلت‌فرم پشتیبانی تصمیم‌گیری بالینی پیشرفته خود، از هوش مصنوعی برای راه‌حل‌های تحقیقاتی خارج از حوزه مراقبت‌های بهداشتی، مانند ابزار ScienceDirect خود استفاده می‌کند. این ابزار همچنین با استفاده از مجموعه مقالات علمی منتشر شده پژوهشگران را به سمت مقالات مرتبط با کار تحقیقاتی‌شان که با استفاده از پیش‌بینی هوش مصنوعی مشخص می‌شوند، هدایت کرده و به این ترتیب از پژوهشگران حمایت می‌کند.  

نتایج چه بود؟

به گفته Danaher، بهترین شاخص نتایج، میزان پایبندی 85 درصدی کارکنان بالینی به مسیرهای درمانی پیشنهاد شده توسط پلت فرم Via Oncology است.  در واقع بیماران می‌توانند با استفاده از این پلتفرم جدیدترین درمان‌ها و مراقبت‌های پزشکی را با استفاده هوشمندترین ابزارها دریافت نمایند. بنابراین نرخ 85 درصدی در پایبندی پزشکان به مسیرهای درمانی پیشنهاد شده کسب شده و همچنین در مواردی که گاهاً از این مسیرها تبعیت نشده است به طور مثال یکسری آلرژی‌ها به داروهایی مشخص دیده شده است که تمامی این موارد و دلایل عدم استفاده این مسیرها در تصمیم‌گیری مورد بررسی و مرور قرار گرفته است. علاوه بر این، می‌توان پیامدهای چگونگی انجام تحقیقات بالینی در آینده را نیز که تمامی اینها توسط تحلیلگری هدایت می‌شود، مشاهده نمود.

چالش‌های کلیدی و نکاتی برای یادگیری

  • الزویر سوابق پزشکی بیمار، بیمه و داده‌های صورت‌حساب و همچنین مقالات و سایر مستندات پزشکی منتشر شده را با هم ترکیب می‌کند تا پیش‌بینی کند کدام مسیرهای درمانی به احتمال زیاد مؤثر هستند.
  • با در نظر گرفتن این موضوع که الزویر 25 درصد از تولیدات تحقیقات علمی و پزشکی منتشر شده ایالات متحده را در اختیار دارد، بهره‌گیری از هوش مصنوعی موجب شده است تا بتواند روش‌های جدیدی برای استخراج ارزش از این اطلاعات ایجاد کند.
  • استفاده از ماشین برای تعیین مسیرهای درمانی بهینه بسته به جزئیات بیماری و بیمار، سابقه پزشکی و علائم ظاهر شده می‌تواند منجر به استانداردسازی درمان‌ها گردد.
  • اگر درمان‌های استاندارد شده با استفاده از داده‌ها بهینه شوند، منجر به نتایج بهتری برای بیمار می‌شوند و همچنین به ارائه‌دهندگان مراقبت‌های بهداشتی کمک می‌کند تا هزینه‌های کلی را کاهش دهند.

منبع