Niektoré odbory sa bez umelej inteligencie nezaobídu

Ako môže umelá inteligencia (AI) pomáhať v procese klinického rozhodovania, akú úlohu bude hrať pre personalizovanú medicínu, nakoľko pomôže v diagnostike a liečbe civilizačných chorôb a kde naopak nenahradí skúseného lekára? Na tieto a mnohé ďalšie otázky odpovedali v priebehu májových Medialogov organizovaných 1. LF UK v Prahe odborníci z odboru rádiológie, genetiky, neurochirurgie, biochémie a výučby.

Úloha AI, ktorá sa v niektorých medicínskych odboroch už bežne využíva, naďalej porastie. Lekárske fakulty čelia jednak výzve naučiť študentov používať AI pre ich budúcu prax a jednak ju začleniť do výukových metód. Najčastejšie spomínaným benefitom pre medicínu je úspora času vďaka možnosti „delegovať“ na umelú inteligenciu rutinné úlohy. Lekári dúfajú, že im tak zostane viac času na pacientov a zložitejšie úlohy. Oblastí, kde sa umelá inteligencia ukazuje byť užitočným nástrojom, pribúda. Zdá sa, že sa dá využiť všade, kde sa pracuje s veľkým množstvom dát. Cez svoje mnohé benefity prináša AI aj niektoré problémy. Jedným z nich zostáva, že zdravotné poisťovne zatiaľ čítanie umelou inteligenciou nehradia.

Čo priniesla AI do rádiológie?

Medzi oblasti, kde je AI využívaná najviac, patrí rádiológia, ktorá je jedným z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich medicínskych odborov. Nové technológie významne zlepšili diagnostiku a liečbu a urobili z rádiológie kľúčovú súčasť modernej medicíny. „Využívame ju napríklad u RTG na hodnotenie kostnej patológie, najčastejšie ide o detekciu fraktúr, kde zefektívni a urýchli prácu napr. na pohotovostných službách. Ďalším využitím je röntgen pľúc, kde môže odhaliť aj nálezy, ktoré môžu byť oku rádiológa skryté. Avšak zatiaľ sa zdá byť presnejšia kostná diagnostika ako hrudná. Pri CT vyšetrení je typickým príkladom vyhľadávanie pľúcnych uzlov, ktoré môžu byť potencionálnymi nádormi, u MR detekcia karcinómu prostaty. Najďalej je klinické použitie AI pri skríningovej mamografii,“ popisuje prednostka Rádiodiagnostickej kliniky 1. LF UK a VFN doc. MUDr. Andrea Burgetová, Ph.D., s tým, že AI využíva napríklad na rozpoznanie patológií na snímkach, na segmentáciu zobrazovaných štruktúr, meranie objemov, na presné porovnanie starších a nových snímok. Dokáže tiež optimalizovať dávky žiarenia počas CT alebo rádiografie a tým chrániť pacientov pred nadmerným ožiarením.

Významné uplatnenie má AI v oblasti výskumu, je možné ju využiť na analýzu veľkých súborov dát a hľadanie vzorcov, čo pomáha pri objavovaní nových liečebných postupov. „Tradičná počítačom podporovaná detekcia alebo diagnostika, ktorá využíva techniky strojového učenia, sa v rádiológii používa už takmer 30 rokov. Tieto systémy boli ale obmedzené neschopnosťou ďalej sa učiť a prispôsobovať sa v priebehu času. Moderné algoritmy umelej inteligencie, ktoré využívame dnes, sú založené na hlbokom učení – od tých tradičných sa zásadne líšia automatickým učením. Učia sa identifikovať vzory na rádiologických snímkach tým, že sú trénované na rozsiahlych súboroch dát a môžu samy priebežne zlepšovať svoj výkon, akonáhle sú vystavené ešte väčšiemu množstvu dát,“ približuje lekárka.

Zároveň ale upozorňuje na niektoré úskalia. Nasadenie AI do praxe vyvoláva potrebu kriticky hodnotiť jej presnosť, efektivitu, bezpečnosť a odlíšiť užitočné a bezpečné produkty od neužitočných až potenciálne škodlivých. Riešiť sa musia aj etické aspekty využitia AI v rádiológii spojené so zodpovednosťou za rozhodovanie.

„Umelá inteligencia v rádiológii už je a určite tu zostane. Dokáže analyzovať obrovské množstvo snímok rýchlejšie ako rádiológ. Vývoj zatiaľ ukazuje, že rádiológov nenahradí, ale poskytne im nástroje na podporu ich rozhodovania. Umožní im zároveň sústrediť sa na zložitejšie aspekty starostlivosti o pacientov, zatiaľ čo algoritmy AI môžu pomáhať s rutinnými úlohami,“ vyzdvihuje doc. Burgetová.

V genetike a genomike pomáha v rozhodovaní

Pri diagnostike geneticky podmienených chorôb sa pomocou metód sekvenovania DNA novej generácie získavajú rozsiahle súbory dát o DNA pacientov (ľudská DNA obsahuje cca 3,5 miliardy nukleotidov). Ako vysvetlil prednosta Ústavu biológie a lekárskej genetiky 1. LF UK a VFN prof. MUDr. Ondřej Šeda, Ph.D., genetika sa posúva od testovania jednotlivých génov. „V súčasnej dobe testujeme aj pre bežné ochorenia, ako je napr. karcinóm prsníka, aj stovky génov naraz a pomaly sa posúvame do situácie, keď môžeme, pokiaľ je to potrebné, sekvenovať celý genóm,“ dodal.

Také množstvo dát nemožno bez použitia bioinformatických nástrojov spracovať. On sám vidí využitie AI v genetike v niekoľkých rovinách. „Umelá inteligencia pomáha ako priamo v spresnení technického spracovania dát, tak pri identifikácii genetických variantov potenciálne zodpovedných za ochorenie a pri predikcii ich dopadu na zdravotný stav pacienta. V pokročilej výskumnej fáze je potom možné na základe obrazovej a klinickej dokumentácie s veľkou presnosťou rozlíšiť rad genetických chorôb a syndrómov. V oboch prípadoch nástroje umelej inteligencie pomáhajú v procese klinického rozhodovania,“ uviedol.

Personalizovaná medicína sa bez AI nezaobíde

Odborníci sa zhodujú, že AI je úzko previazaná s personalizovanou medicínou a liečbou šitou na mieru. „Má potenciál zvýšiť spoľahlivosť diagnostiky, spresniť ju, spracovať veľké množstvo dát počas krátkej doby, takže dokáže aj namixovať obrazový materiál a klinické dáta. A to je základný vstup k personalizovanej medicíne,“ uviedla doc. Burgetová. Ako dodáva prof. Šeda, vzhľadom na to, že dát o sebe máme čoraz viac, je nutné zaistiť ich bezpečné zdieľanie a využívanie na to, aby bolo možné všetko, čo o pacientovi vieme, dať dohromady a využívať.

Za svätý grál personalizovanej medicíny považuje AI doc. MUDr. Martin Májovský, Ph.D., z Neurochirurgickej a neuroonkologickej kliniky 1. LF UK a ÚVN, podľa ktorého je umelá inteligencia obrovskou štatistikou s miliardami dát, ktorá podľa genetického pozadia, veku, všetkých rizikových faktorov a ďalších informácií presne určí pre konkrétneho človeka riziko toho ktorého ochorenia aj časový horizont. Pacientov napr. rozdelí do najvyššieho, vysokého, stredného alebo nízkeho rizika infarktu myokardu a pri tých vysokorizikových je potom možné začať uplatňovať úpravu životného štýlu alebo rovno začať medikáciu. Hrá takú veľkú úlohu aj v prevencii, keď jedinec vie, na čo si dať pozor a čoho sa vyvarovať.

V samotnej klinickej oblasti sa intenzívne pracuje na využití umelej inteligencie v personalizovanej medicíne, napríklad v predvídaní nežiaducich účinkov liečiv a predchádzaní týmto nežiaducim účinkom, v optimalizácii farmakoterapie alebo v diagnostike multifaktoriálnych civilizačných ochorení, ktoré okrem dedičných vplyvov vznikajú vplyvom vonkajšieho prostredia vrátane životného štýlu.

„Vzhľadom na doterajší vývoj možno predpokladať stále intenzívnejšie zapojenie nástrojov umelej inteligencie do genetického výskumu, diagnostiky dedičných chorôb, ale aj personalizácie medicíny. S najväčšou pravdepodobnosťou dôjde k aplikácii veľkých jazykových aj na jazyku nezávislých modelov pre analýzy a interpretácie genetických dát, čo v dôsledku poskytne silnejšie a presnejšie nástroje na stanovenie diagnózy a rizík aj pri ochoreniach, kde je to doteraz komplikované alebo nemožné. Súčasný technologický vývoj nám možno takpovediac uvoľní ruky pre zásadnú časť práce klinického genetika, teda komunikáciu s pacientmi a ich rodinami,“ hovorí prof. Šeda.

„Zhodujeme sa, že nezastupiteľná je validácia dát pacienta lekárom, ale aj tu môže AI pomôcť, pretože vďaka prekladu do laického jazyka ponúkne našim pacientom materiály, ktoré sú pre nich zrozumiteľné,“ vidí ďalšiu úlohu AI MUDr. Martin Vejražka, Ph.D., z Ústavu lekárskej biochémie a laboratórnej diagnostiky 1. LF UK a VFN.

Etické hranice AI a jej využitie vo výučbe

Tím lekárov z Neurochirurgickej a neuroonkologickej kliniky 1. LF UK a ÚVN sa zaoberá možnosťami využitia AI nielen v samotnej klinickej praxi, ale napr. na spracovanie pacientskej dokumentácie alebo na tvorbu vedeckých článkov. V jednom svojom experimente vyskúšali schopnosť chatbotu GPT napísať presvedčivú biomedicínsku štúdiu z oblasti neurochirurgie, a to bez akýchkoľvek reálnych vstupných dát. Zisteniami publikovanými v článku s podtitulom „Pandorina skrinka bola otvorená“ vzbudili v odbornej komunite značný ohlas.

Na základe trinástich relatívne jednoduchých príkazov dokázal chatbot GPT počas jednej hodiny vytvoriť text, ktorý aspoň na prvý pohľad spĺňal parametre odborného článku a pôsobil veľmi vierohodne. Objavujú sa pochopiteľne obavy zo zneužívania AI týmto spôsobom, aj keď vydavateľstvo tvrdí, že texty vytvorené umelou inteligenciou dokážu s vysokou úspešnosťou rozpoznať. Už tento jediný experiment ale túto istotu nabúrava.

„Musíme odlišovať používanie umelej inteligencie k falzifikáciám všetkého druhu od jej legitímneho využitia ako technického nástroja. Mnoho vedcov používa AI na jazykové úpravy a korektúry, tvorbu abstraktov alebo spracovanie dát a na tom nie je nič zlé. Nesmie sa však využívať na interpretáciu výsledkov, alebo dokonca na vytváranie dát – to je podvod,“ konštatuje doc. Májovský. Z dlhodobého hľadiska si nemyslí, že existuje technické riešenie, ktoré by samo o sebe problém s podvodnými publikáciami vyriešilo. Dôraz na etické pravidlá preto považuje za dôležitý.

AI už teraz posilňuje význam kritického myslenia

AI sa stáva aj neoddeliteľnou súčasťou medicínskej výučby a MUDr. Vejražka je presvedčený, že používanie AI vo výučbe podporuje rozvoj kritického myslenia u študentov, ktorí sa už dnes učia napr. odhaľovať drobné chyby, ktorých sa AI pri spracovávaní textov dopúšťa.

Diskutovanou témou vo vysokoškolskom vzdelávaní je najmä vplyv rozvoja AI na seminárne, bakalárske alebo diplomové práce. MUDr. Vejražka, ktorý sa modernými výukovými trendmi zaoberá, nesúhlasí s názorom, že by kvalifikačné práce teraz mali stratiť svoj zmysel, naopak sa podľa neho zvyšuje tlak na ich skvalitňovanie. „Umelá inteligencia môže pomôcť s návrhom a popisom experimentu, napísaním úvodu, štatistickým spracovaním dát alebo s rutinnými činnosťami, ako je formátovanie bibliografických citácií. Vlastné prevedenie, či už ide o laboratórne meranie, dotazníkové šetrenie, alebo čokoľvek iné, AI nevykoná. S formulovaním inovatívnych záverov a odporúčaním ďalšieho výskumu to u AI tiež nie je nijako slávne,“ myslí si MUDr. Vejražka, podľa ktorého AI skutočnú odbornosť týmto spôsobom neohrozí, ale naopak podporí. Dodáva ale, že zároveň s tým stúpne tlak na oponentov, ktorí budú musieť posudzovať práce oveľa dôkladnejšie, aby rozpoznali nedostatočne kritickú prácu s textami vygenerovanými umelou inteligenciou. 

Priamo na výučbu medicíny využívajú AI zatiaľ skôr nadšenci z radov učiteľov, ale toto tvrdenie môže rýchlo zastarať. Podľa MUDr. Vejražku príkladov zapojenia AI do výučby prudko pribúda, predovšetkým potom na strane študentov, čo do budúcnosti štúdium a výučbu premení. „Zamyslime sa nad tým, aký tlak vyvolalo vo vysokoškolskom vzdelávaní používanie mobilných telefónov, Googlu alebo Wikipédie. V porovnaní so skoršou dobou klesol význam faktografických znalostí, a naopak posilnil význam hlbšieho porozumenia súvislostiam a kritického myslenia. Nástup AI vyvoláva ďalší tlak týmto smerom, ktorý pôjde ešte o krok ďalej. Ešte viac klesne potreba detailných faktických znalostí z mnohých pododborov. Dokonca nebudeme musieť toľko veciam ani rozumieť, AI nám dá rovno aj vysvetlenie,“ podotýka.

Následne sa zmení aj funkcia učiteľa. Jeho úlohou už nebude predovšetkým odovzdávať študentom informácie, ale pomáhať im ich vyberať, usporiadať. Okrem toho sa tiež zvýrazní úloha učiteľa, ktorú podľa MUDr. Vejražky mnohí podceňujú – rola motivátora, organizátora, poskytovateľa spätnej väzby alebo aj rola profesijného vzoru. Čo ale umelá inteligencia v dohľadnej dobe nezmení, je nutnosť naučiť sa rôzne klinické zručnosti, vykonávať konkrétne výkony z rôznych odborov.

„Lekári by mali akceptovať AI, je tu a bude aj naďalej. Mali by ju využívať a v určitej miere jej aj rozumieť a vedieť, ako využívať certifikované aplikácie. Dbať na presnosť a spoľahlivosť a venovať pozornosť zabezpečeniu dát,“ hovorí MUDr. Vejražka s tým, že dôležitou témou súčasnosti je práve bezpečnosť a validácia dát. Zároveň sa posilňuje význam lekára ako človeka. Tým, čo AI zatiaľ nevie, je empatia, správne nastavená komunikácia a okamžité reakcie na pacienta.

Ako sa odborníci zhodujú, otázkou zostáva, či pri odhalení mnohých predispozícií a nálezov AI bude dostatok liekov a kapacít na ich riešenie. Na riešenie zostáva aj otázka zodpovednosti, teda či bude AI rozhodovať autonómne, nezávisle, alebo bude výsledky vždy nutné validovať lekárom. Zatiaľ jednoznačne prevláda názor, že konečné rozhodnutie musí byť vždy na lekárovi. Podľa doc. Májovského bude bodom zlomu okamih, kedy nielen diagnostika, ale aj napr. vykonanie chirurgického výkonu pomocou AI bude presnejšie ako zo strany lekára.