Savanta româncă aliată cu Inteligența Artificială împotriva cancerelor. Armele pe care le dezvoltă Mirabela Rusu pot face diferența
0O româncă se află în prima linie a luptei împotriva cancerului și este as în cercetare la prestigioasa universitate Stanford din SUA. Mirabela Rusu îmbină medicina cu informatica și lucrează cu algoritmi care detectează timpuriu cancere care altfel ar putea trece neobservate.
Profesor și cercetător de top la Stanford University, Mirabela Rusu e originară din Brașov și e absolventă a Colegiului Național „Grigore Moisil“ din Brașov. De aici a plecat să-și construiască un viitor în Franța, la marile universități din Hexagon. După ce a urmat masteratul în Inginerie Bioinformatică la Institutul Național de Știinte Aplicate din Lyon, a traversat Atlanticul.
„După anii frumoși petrecuți în Franța, am urmat masterul și doctoratul în SUA, la University of Texas Health Science Center din Houston. Oficial titlul se cheamă Health Informatics, care e informatica din spatele sistemelor de spitalizare, cum ar veni spitalul și tot ce există date medicale care sunt colectate pentru pacienți. Dar, practic vorbind, cercetarea mea se axează tot pe bioinformatică“, explică tânăra profesoară pentru „Weekend Adevărul“.
În timpul pregătirii ei postdoctorale la Rutgers și Case Western Reserve University, Mirabela Rusu a dezvoltat instrumente de calcul pentru integrarea și interpretarea datelor imagistice medicale multimodale și s-a concentrat pe studierea cancerului de prostată și a celui pulmonar.
Înainte de a se alătura echipei de oameni de știință de la Stanford, ea a lucrat, de asemenea, la cel mai înalt nivel în cercetare, la General Electric Global Research Niskayuna, la New York, în analiza imaginilor medicale. Acolo a fost implicată în dezvoltarea metodelor analitice pentru a caracteriza probele biologice în imagini de microscopie și condiții patologice în RMN sau CT.
Mirabela Rusu a explicat pentru „Weekend Adevărul“ în ce constau algoritmii pe care îi dezvoltă în laboratoarele de la Stanford University și cum pot să ajute în lupta împotriva cancerelor.
„Sunt algoritmi care sunt dezvoltați pentru analiza imaginilor. Deja când vorbim structural, de obicei sunt informații care se referă la structura unor molecule foarte mari. De exemplu, virusurile sunt făcute din proteine, dar sunt și alte molecule mari care sunt în corpul uman, care sunt cumva vizualizate în felul acesta. Doctoratul meu a fost în dezvoltarea algoritmilor pentru integare, deja am început să lucrez pe integrare de date biologice, erau aceste structuri, cum ar veni cele de virusuri. În același timp, există alte modalități de a vizualiza structura unei proteine, una se cheamă X-ray crystallography, sau cristalografia cu raze X, și are cumva limitații din punct de vedere experimental – atunci algoritmii pe care i-am dezvoltat erau cumva focusați, erau cumva axați pe a pune aceste date împreună, pentru a înțelege mai bine structuri de proteine“, explică ea.
Inteligența artificială contra cancerului
În timpul studiilor postdoctorale, românca a lucrat cu date medicale de la anumiți pacienți cu cancer la prostată.
„În postdoctorat deja am început să lucrez pe date medicale oferite de pacienți. Nu cu pacienți în adevăratul sens al cuvântului, pentru că eu nu văd niciodată pacientul, văd numai datele, imaginile. Am început să mă specializez pe cancerul la prostată, uitându-mă cumva sau caracterizând distribuția cancerului într-o populație de pacienți, pentru a înțelege unde se întâmplă mai des cancerul în prostată. Iar unele dintre proiectele la care am lucrat în timpul postdoctoratului s-au axat cumva pe caracterizarea acestei distribuții a cancerului, care este foarte importantă“, mai spune Mirabela Rusu.
Algoritmii ei sunt folosiți în analizarea imaginilor obținute prin rezonanță mecanică sau ultrasunete. Având în vedere că deseori cancerele pot rămâne nedetectate chiar și de către cei mai buni oncologi și radiologi, algoritmii realizează o altfel de analiză, mult mai obiectivă, departe de subiectivismul uman.
„La Stanford lucrăm pe diferite tipuri de date. Lucrăm pe imagini de rezonanță magnetică. Continui să lucrez pe cancer la prostată, iar în prostată, imaginea de rezonanță magnetică este, de fapt, cea mai bună pentru a vizualiza atât țesutul prostatei, cât și cancerul. Deci lucrăm foarte mult pe aceste imagini. Ceea ce facem noi este să încercăm să dezvoltăm acești algoritmi de inteligență artificială ca să localizăm cancerul, să-i ajutăm pe urologi cu imaginile pe care le au ca să poată găsi cancerul un pic mai devreme“, adaugă Mirabela Rusu.
Așadar, munca ei vine atât în sprijinul radiologilor, cât și al medicilor urologi. Imaginile de rezonanță magnetică pot astfel să facă uneori diferența între viață și moarte, ajutând la detectarea cancerelor.
Diagnostic fără subiectivism
„În sistemul medical american, și bănuiesc că și în cel românesc, radiologul este cel care citește imaginea de rezonanță magnetică. Cu alte cuvinte, se va uita la imagine, va decide unde este cancerul, iar urologul este cel care face biopsia. Deci, în laboratorul nostru încercăm să ne adresăm cumva și nevoilor radiologului, care este cel care interpretează imaginea. Cu alte cuvinte, câteodată cancerul nu este vizibil sau radiologul nu-l vede. Dacă întrebi mai mulți radiologi și le arăți aceeași imagine, s-ar putea să nu găsească același cancer și sunt multe probleme legate cumva de această interpretare a imaginii de rezonanță magnetică. Cu algoritmii de inteligență artificială, putem să-i ajutăm, pentru că nu există natura subiectivă a omului care interpretează aceste imagini pe baza experienței, pe baza prejudecăților“, susține cercetătoarea.
În ultimul timp, munca Mirabelei Rusu s-a axat și pe un alt tip de imagini, care este preferat de multe spitale din SUA și din Europa, chiar și din România, pentru costurile mai mici în comparație cu cele de reznonanță magnetică. Asta deși, spune ea, ultimele sunt mai performante.
„Mai recent, în ultimii doi ani, am încercat să ne axăm imaginile de ultrasunete. Acestea sunt interesante din punct de vedere al algoritmilor – în general, o imagine de ultrasunet are foarte mult zgomot, are foarte puțină informație. Este greu să vezi prostata, e greu să vezi cancerul. Problema este că nu e la fel de bună ca și imaginea de rezonanță magnetică, dar imaginea de ultrasunete este folosită peste tot, atât în România, cât și în Statele Unite ale Americii. De fapt, ea este cea care ghidează procedura asta de biopsie a prostatei. Ultrasunetul se poate achiziționa în timp real, iar un protocol întreg de RMN poate să dureze 45 de minute. Deci pacientul trebuie să stea în scanner 45 de minute, lucru care este foarte greu. De aceea se folosește ultrasunetul“, explică experta ce înseamnă acest tip de imagistică.
Aici intervin algoritmii Mirabelei, bazați pe intelgența artificială, care pot suplini măcar parțial dezavantajele imaginilor obținute prin ultrasunete. „Din cauza costurilor, nu foarte mulți pacienți au imaginile de rezonanță magnetică și atunci estimările noastre în momentul acesta sunt că aproximativ 20% dintre americanii care vor avea o biopsie la prostată vor avea această imagine de rezonanță magnetică, ceea ce înseamnă că 80% se vor putea baza numai pe imaginea de ultrasunet, care, după cum am zis, este cumva de o calitate mai puțin bună. Și atunci ideea este că vrem să mergem către ăștia 80%, care de fapt nu vor avea imagini de rezonanță magnetică“.
În România, biopsii neconcludente
În România, din cauza costurilor mari, situația este și mai dificilă. „Ne-am uitat și la numerele din România, încercând să înțelegem și unde se găsește țara în toată schema asta. A fost un pic greu să găsim informațiile din România, că nu sunt publice, dar ceea ce am descoperit noi este că, de exemplu, la un milion de locuitori, românii au de patru ori mai puțin imagini de rezonanță magnetică comparativ cu populația americană. În România, sistemul medical este așa cum este, chiar dacă evoluează ușor spre bine. Deci, dacă împărțim cei 20% la 4, numai 5% dintre români vor putea beneficia de imaginile de rezonanță magnetică. Așa că, aceste studii pe care le facem noi pe ultrasunete sunt și mai importante și aș spune mai relevante pentru o populație ca a României, unde aceste biopsii la prostată sunt ghidate numai de ultrasunete“, spune Mirabela Rusu.
Acest lucru implică o serie de neajunsuri, dar algoritmii pe care îi creează au ca scop tocmai corectarea lor. Vestea proastă este că, la spitalele obișnuite, doar jumătate dintre pacienți vor afla în timp util că au cancer, atunci când sunt utilizate ultrasunetele.
„La o biopsie de prostată cu ultrasunete, 50% din cazurile de cancer nu vor fi detectate. Deși au cancer și vor merge acasă gândindu-se că au făcut biopsia, care este foarte incomodă și inconfortabilă, gândindu-se că, de fapt, nu au cancer, dar vin înapoi anul următor și, de fapt, acest cancer va fi găsit până la urmă, poate într-o formă mai gravă“, completează cercetătoarea.
În cazul în care ultrasunetele sunt completate de algoritmi, eficiența este mult crescută. Totuși, combinația algoritmi-rezonanță magnetică rămâne ideală și dă rareori greș. „La ultrasonete, eficiența este un pic mai mică. Este probabil pe la 70-80%, dar numai când le facem cu algoritmii noștri. În lipsa algorimilor, e doar de 50%, așa cum spuneam. Iar când ne gândim la rezonanță magnetică, vorbim de o eficiență mult sporită, 90-95%. Diferența e, așa cum se vede, destul de mare“.
Dacă în prezent algoritmii sunt utilizați cu precădere pentru detectarea bolii, următorii pași se anunță mai mult decât spectaculoși. Algoritmii dezvoltați de specialista română și de savanții din echipa sa vor însemna un pas enorm înainte în medicină și în bioinformatică.
„Acești algoritmi sunt dezvoltați pentru analiza imaginilor, iar prin inteligența artificială detectăm, localizăm cancerele. Pe viitor, în momentul în care acest cancer a fost identificat, urmează următorul pas, tratamentul. Și sunt multe tipuri de tratamente, de exemplu, pentru prostată. Fiecare organ are diferite tipuri de tratamente care pot fi date pacientului. Ideea este că pe baza acestor imagini, pe baza statisticilor legate de pacient, specific la analizele medicale care vin de la acest pacient, la populație, la stilul de viață și în funcție de multe alte date se poate prezice dacă un anumit tratament va avea succes în cazul unui anumit pacient. De exemplu, nu orice pacient care are cancer la prostată trebuie să facă chimioterapie sau operație să i se scoată prostata, pentru că există multe tipuri de tratament“, completează Mirabela Rusu.
„Inteligența artificială va înlocui doctorii care nu folosesc aceste tehnologii“
Pe viitor, preconizează Mirabela Rusu, pe baza algoritmilor vor putea fi prescrise tratamente individuale, în funcție de organismul și de evoluția bolii în cazul fiecărui pacient.
„Mie îmi place să mă gândesc cum ar fi să trăiesc într-o lume perfectă, în care am tot ce vreau din punct de vedere al datelor, al algoritmilor, al computerelor. Și ce aș face dacă aș avea eu toate chestiile astea? Într-un mod ideal, ceea ce vrem să știm este pentru acest pacient, pentru această boală, ce tip de tratament necesită și câți ani va trăi acest pacient. Cancerul este complicat. Poate atinge o mare parte din prostată, dar bineînțeles că poate să facă și metastază. Atunci, în cazul în care boala este mai avansată, putem cumva să prezicem câți ani va trăi acest pacient. Deci, acestea sunt numai exemple de idei pe care am dori să le studiem. În particular, e un pic mai complicat în cazul cancerului la prostată, pentru că, în general, boala asta nu ucide foarte mulți oameni“, mai spune cercetătoarea.
Nici în prezent, proiectele sale nu se rezumă la algoritmii pentru detectarea cancerului la prostată. Alte forme de cancer, dar și alte boli vor putea fi descoperite mai repede și chiar îmblânzite pe viitor de acești algoritmi.
„Cam 90% din proiectele mele țin de cancerul la prostată pentru că am o colaborare specială cu colegii din departamentul de urologie. De fapt, sunt cumva afiliată Departamentului de Urologie al Spitalului Stanford University. Dar 10% sunt cu alte organe. Lucrez un pic pe cancer la sân, pe cancerul la rinichi. Proiectele sunt încă într-un stadiu incipient. Avem tot felul de studii, dar nu sunt nici măcar la nivelul în care să putem să facem diagnostic. E complicat până ajungem la nivelul în care putem să detectăm cancerul pe bază de imagine, asta ia ceva timp. Lucrez câteodată și pe creier, ne interesează boli precum demența, Alzheimer. Deci sunt diferite“, punctează Mirabela Rusu.
Birocrația, în defavoarea progresului medical
Vestea proastă este că din cauza birocrației și a regulilor foarte stricte de la Bruxelles, colaborarea Mirabelei cu spitalele și universitățile din Uniunea Europeană sunt foarte mult îngreunate.
„Încă nu colaborăm în adevăratul sens al cuvântului, colaborările la acest capitol dintre UE și America sunt un pic mai complicate. Uniunea Europeană a stabilit reguli și mai stricte referitoare la datele de conținut medical. Asta înseamnă că din punct de vedere al cercetătorului, devine și mai greu să primim date și să lucrăm cu spitale europene. Lucrăm cu ceva doctori din spitale și avem câteva proiecte. Avem un spital din Italia, lucrez cu o echipă din Anglia, dar în general e foarte greu să schimbăm datele între instituții. Cu toate acestea, noi, oamenii de știință, încercăm să găsim metode pentru a schimba informația“, explică românca.
Mirabela este deschisă să colaboreze pe viitor și cu spitalele din România, dacă va fi solicitată. De altfel, ea a găsit deja modalități să colaboreze cu câteva universități din țară.
„Mi-ar face mare plăcere să colaborez cu spitalele din România sau cu doctorii din România, inclusiv pe schimburi de date. Atât timp cât există interes, găsim modalități legale să colaborăm și chit că imaginile nu pot fi trimise pe un calculator în SUA, găsim noi cumva o soluție. Acum am o colaborare cu Universitatea din București, cu Politehnica din București, cu Departamentul de Inginerie Medicală și sunt foarte mulți studenți din România care ar fi interesați să lucreze pe aceste date medicale“, confirmă cercetătoarea.
În pofida oricăror piedici și a oricăror dificultăți, viitorul este al inteligenței artificiale și al algoritmilor, crede cu tărie Mirabela. Cel puțin pe termen mediu, undeva peste două decenii, lumea medicală ar urma să arate diferit.
„Această știință, și mă refer la inteligența artificială, evoluează foarte, foarte repede. Cred că în cinci ani, acești algoritmi de inteligență artificială vor deveni din ce în ce mai folosiți în spitale. În cinci ani, cred că vom fi mai aproape de a avea aceste sisteme de inteligență artificială folosite în spitale. Dar aceste sisteme de inteligență artificială nu vor înlocui radiologul sau urologul. Ele îi vor asista pe medici în procesul de a interpreta aceste imagini. Poate în 25 de ani, lucrurile vor fi și mai diferite. Și există un citat de la un doctor de la Stanford, care a devenit faimos, domnul doctor Kurt Langlotz: «The radiologists that use AI will replace the radiologists that don't use it». În traducere, altfel spus, algoritmii nu vor înlocui oamenii, dar doctorii care folosesc acești algoritmi de inteligență artificială îi vor înlocui pe cei care nu folosesc aceste tehnologii“, a încheiat Mirabela Rusu.
Se încarcă comentariile...
