Το AI στην υγεία πρέπει να σκέφτεται μικρό

Έξι λεπτά μετά την αποστολή του Apollo 13 στη σελήνη το 1970, η δεξαμενή οξυγόνου του εξερράγη. Το γεγονός αυτό προκάλεσε τη NASA να αναπτύξει μια νέα προσέγγιση για την πρόβλεψη πιθανών αποτυχιών στα διαστημικά της οχήματα. Η προσέγγιση βασίζονταν σε συνεχείς δεδομένα αισθητήρων, τα οποία στη συνέχεια τροφοδοτούσαν ψηφιακές προσομοιώσεις, επιτρέποντας μια πολύ πιο αυστηρή δοκιμή των σύνθετων διαστημικών συστημάτων. Ήταν η πρώτη χρήση της τεχνολογίας “ψηφιακού δίδυμου”.

Σήμερα, τα ψηφιακά δίδυμα συστήματα χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς για τη βελτίωση των λειτουργιών και την ακριβή προσομοίωση οποιασδήποτε αλλαγής σε ένα σύστημα. Οι εταιρείες τεχνολογίας όπως η Apple και η Tesla χρησιμοποιούν ψηφιακά δίδυμα για την παρακολούθηση της απόδοσης των προϊόντων τους στο πεδίο και για να καθορίσουν εάν συγκεκριμένα συστατικά του συστήματος απαιτούν συντήρηση.

Τα ψηφιακά δίδυμα έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί στην υγεία, αν και κυρίως στην έρευνα και ανάπτυξη φαρμάκων. Η μεγαλύτερη δυνατότητά τους, ωστόσο, είναι στη διαχείριση χρόνιων ασθενειών. Συνδυάζοντας την τεχνητή νοημοσύνη και την τεχνολογία του Διαδικτύου των Πραγμάτων με την τεχνολογία ψηφιακού δίδυμου, μια προσέγγιση που ξεκίνησε με κάτι τόσο εκτενές όσο η εξερεύνηση του διαστήματος έχει τη δυνατότητα να κάνει την υγεία πραγματικά εξατομικευμένη.

Η ψηφιοποίηση της παραδοσιακής φροντίδας έχει αποτύχει

Η σύγχρονη ιατρική έχει κάνει σταδιακές κινήσεις προς την εξατομικευμένη φροντίδα τα τελευταία δέκα χρόνια, δίνοντας στους ασθενείς φωνή στη λήψη αποφάσεων και προς την ακριβή ιατρική μέσω των προόδων στην έρευνα γονιδιωμάτων. Και τα δύο έχουν βοηθήσει να προσαρμοστεί η φροντίδα στο άτομο, αλλά για το μεγαλύτερο μέρος, το σύστημα υγείας μας ακολουθεί μια “μεγάλη ομάδα” προσέγγιση στη φροντίδα.

Είναι εμφανές στον τρόπο με τον οποίο διαχειριζόμαστε τις χρόνιες ασθένειες. Κάθε ένας από τους 133 εκατομμύρια Αμερικανούς που ζουν με μια ή περισσότερες χρόνιες ασθένειες τοποθετείται σε einen προγραμματισμένο δρόμο φροντίδας – ένα πρόγραμμα θεραπείας, μια μόδα διαίτης, συχνά πολλά φάρμακα – και η βελτίωσή τους μετριέται σε δozes χιλιάδων άλλων ατόμων που μοιράζονται την ίδια πάθηση.

Αυτή η προσέγγιση δεν έχει δουλέψει. Όπως είναι γνωστό, οι δαπάνες των ΗΠΑ για τον διαβήτη, τις καρδιακές παθήσεις και τον καρκίνο συνεχίζουν να αυξάνονται, και η επίδραση της τεχνολογίας στα αποτελέσματα και τα κόστη έχει περιοριστεί. Στη ψηφιακή διαχείριση του διαβήτη, της απώλειας βάρους και άλλων καταστάσεων, η επίδραση έχει ήταν μηδενική.

Τον Μάρτιο, μια αναφορά που δημοσιεύθηκε από το Peterson Health Technology Institute υπογράμμισε την έλλειψη μακροπρόθεσμων αποτελεσμάτων. Η αναφορά διαπίστωσε ότι όλες οι αξιολογημένες λύσεις έχουν κακή απόδοση στην εμπλοκή και τα αποτελέσματα με την πάροδο του χρόνου. Ως αποτέλεσμα, η απώλεια βάρους, η μείωση του A1C, η εξαφάνιση των φαρμάκων, η αναστροφή του διαβήτη και τα οφέλη για την υγεία, την ευεξία και την οικονομία από αυτές τις λύσεις είναι περιορισμένα και μη βιώσιμα.

Αυτό συμβαίνει γιατί οι περισσότερες λύσεις απλώς ψηφιοποιούν ένα αναποτελεσματικό πρότυπο φροντίδας. Δεν λαμβάνουν υπόψη τις ατομικές διαφορές. Κάθε άτομο φέρει το δικό του σύνολο πολιτιστικών, βιολογικών, διατροφικών, συμπεριφορικών και περιβαλλοντικών παραγόντων που επηρεάζουν την υγεία του σε ένα βαθιά ατομικό επίπεδο.

Μεταβαίνοντας από την ‘εξατομικευμένη’ φροντίδα στην ατομικευμένη φροντίδα

Η τεχνολογία ψηφιακού δίδυμου AI υπόσχεται μια απομάκρυνση από το πρότυπο. Κεντρική στην τεχνολογία είναι η έννοια ότι κάθε άτομο είναι ένα N του ενός. Το ψηφιακό δίδυμο ενός ατόμου ενημερώνεται από μια συνεχής μέτρηση των μοναδικών κλινικών και συμπεριφορικών μεταβλητών του και χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για να διαμορφώσει οδηγίες φροντίδας προς την καλύτερη και πιο υγιή εκδοχή του ατόμου.

Η δύναμη της τεχνολογίας ψηφιακού δίδυμου έγκειται στην προσοχή στα μικρά πράγματα – τα πράγματα που τρώμε και κάνουμε – και πώς αυτά επηρεάζουν την τρέχουσα και μελλοντική μας υγεία. Στην πράξη, τα ψηφιακά δίδυμα μπορούν να προβλέψουν με ακρίβεια την επίδραση που θα έχει ένα δείπνο στεάκ σε μια συγκεκριμένη προσωπική μεταβολική ή καρδιακή υγεία. Μέχρι το σημείο που η επίδραση μπορεί να είναι αρνητική, τα ψηφιακά δίδυμα μπορούν να προσφέρουν τρόπους για να μετριάσει τις επιπτώσεις. Μπορεί να προτείνει ένα 10λεπτο περίπατο ή μια εναλλακτική επιλογή γλυκών. Αντί για παγωτό, μπορεί να είναι ψωμί με банάνες και γιαούρτι και φρέσκα μούρα ή απλώς μια διαφορετική ακολουθία.

Με αυτόν τον τρόπο, η τεχνολογία ψηφιακού δίδυμου AI μπορεί να δείξει σε ένα άτομο τι έχει σε κατάστημα για αυτό αν παραμείνει στη τρέχουσα πορεία του και τις μεγάλες αλλαγές που μπορούν να συμβούν με τη διεξαγωγή μικρών προσαρμογών με την πάροδο του χρόνου. Συνεχίστε την τρέχουσα ρουτίνα σας και θα μπορέσετε να σταματήσετε να παίρνετε μετφορμίνη σε τρεις εβδομάδες. Επιστρέψτε στις παλιές σας συνήθειες και μπορείτε να περιμένετε να πάρτε μια αναπλήρωση.

Είναι μια ισχυρή τεχνολογία, και ενώ η επίδρασή της στην υγεία έχει αναγνωριστεί κυρίως μόνο στην ακαδημαϊκό επίπεδο, αρχίζει να βρει τον ρόλο της σε εμπορικές περιπτώσεις. Το 2014, η Dassault Systemes και η FDA ξεκίνησαν το SIMULIA Living Heart, ένα πρόγραμμα που συνεργάζεται με κατασκευαστές συσκευών για την ανάπτυξη και την εξέλιξη καρδιακών συσκευών με γρηγορότερο ρυθμό. Στο ξεκίνημα της πανδημίας, η OnScale Project BreathEasy ανέπτυξε ένα ψηφιακό δίδυμο των πνευμόνων των ασθενών με COVID-19 για τη βελτίωση και την оптимποίηση της χρήσης των πόρων των αναπνευστήρων.

Οι ιατρικοί ερευνητές χρησιμοποιούν επίσης ψηφιακά δίδυμα μοντέλων ασθενειών για να προβλέψουν την αποτελεσματικότητα των φαρμακευτικών παρεμβάσεων με βάση σύνθετες, εξαιρετικά ατομικές βιολογικές διαδικασίες. Η Takeda Pharmaceuticals έχει υιοθετήσει την τεχνολογία για να συντομεύσει τις φαρμακευτικές διαδικασίες και να κάνει πραγματικές προβλέψεις εισόδου-εξόδου για βιοχημικές αντιδράσεις. Πιο πρόσφατα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την τεχνολογία ψηφιακού δίδυμου για να προσομοιώσουν τα αποτελέσματα της θεραπείας και να καθορίσουν την καλύτερη θεραπεία για την οροφαρινική καρκίνο με βάση το άτομο.

Η διαχείριση χρόνιων ασθενειών είναι το επόμενο μέτωπο

Μια πρόσφατη δημοσίευση στο Nature υποστηρίζει ότι τα ψηφιακά δίδυμα είναι “έτοιμα να κάνουν σημαντικές συνεισφορές” στην φροντίδα του καρκίνου, ιδιαίτερα στη παρακολούθηση της εξέλιξης της νόσου και στην αξιολόγηση των αντιδράσεων στη θεραπεία, τα οποία είναι infamously ατομικά. Το ίδιο έγγραφο αναλύει ψηφιακά δίδυμα καρδιάς που τροφοδοτούνται από εικόνες, ηλεκτρονικά ιατρικά αρχεία, γενετικά και συνεχείς φορητές δεδομένα, και τη δυνατότητά τους να προβλέψουν οξεία καρδιακά συμβάντα.

Αυτές οι προόδους θα οδηγήσουν σε τεχνολογίες υγείας που θα αλλάξουν την ζωή. Η δύναμή τους έγκειται σε μια έννοια που είναι κεντρική στο σκοπό τους: τίποτα σύνθετο δεν είναι στατικό.

Αυτό είναι ιδιαίτερα αληθινό για τα βιολογικά μας συστήματα. Ένα ψηφιακό δίδυμο απαιτεί χιλιάδες δεδομένα ανά ημέρα, ανά άτομο, για να κατανοήσει πραγματικά την αλληλεπίδραση μεταξύ της βιολογίας, του πολιτισμού, του τρόπου ζωής, των προτιμήσεων και της υγείας του ατόμου. Κάποια από αυτά τα δεδομένα έχουν ήδη συλλεχθεί από φορητές συσκευές και εφαρμογές, αλλά χωρίς ένα μοντέλο που τοποθετεί αυτά τα δεδομένα στο контέκστ του ατόμου και της πορείας φροντίδας του, είναι χωρίς κατεύθυνση.

Στον κόσμο της διαχείρισης χρόνιων ασθενειών, τα μικρά πράγματα μπορούν να γίνουν γρήγορα μεγάλα, απειλητικά για τη ζωή. Και ενώ η ψηφιακή υγεία έχει ανεβάσει τις ελπίδες των ασθενών με γλώσσα όπως “εξατομικευμένη”, τα εργαλεία και οι προσεγγίσεις που έχουν προσφερθεί στους ανθρώπους δεν έχουν αντιμετωπίσει τις μοναδικές ανάγκες και προτιμήσεις τους.

Η τεχνολογία ψηφιακού δίδυμου AI θα γυρίσει αυτήν την προσέγγιση ανάποδα, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε και να βελτιώσουμε την υγεία μας σε ένα βαθιά εξατομικευμένο επίπεδο. Είναι μια τεχνολογία που είναι έτοιμη να εκπληρώσει την υπόσχεση της ατομικευμένης φροντίδας.