Un esempio interessante di come l’IA può essere applicata alla sanità è Med-Gemini di Google, una famiglia di modelli multimodali specializzati nella medicina, con la capacità di integrare perfettamente l’uso della ricerca sul Web e che possono essere adattati in modo efficiente alla salute. La tecnologia potrebbe ridurre notevolmente i tempi di attesa per una diagnosi, migliorando così gli esiti terapeutici dei pazienti.
Le potenzialità dei modelli Gemini in medicina sono state illustrate in un articolo pubblicato il 1 maggio 2024 da un team di oltre 60 ricercatori di Google.
Gemini e il ragionamento “multimodale”
Gemini è l’intelligenza artificiale di Google, quella che ha sostituto il vecchio Bard. I Bardi erano cantastorie e la prima IA faceva questo, il raccontatore di storie. Poi è arrivato Gemini, che in latino significa “gemelli”, nome correlato alla fusione di Google Brain e DeepMind nell’aprile 2023. Questa fusione ha portato alla creazione di Google DeepMind e il nuovo modello “riunito” di intelligenza artificiale, Gemini che analizza, sintetizza, comprende, gestisce e combina diverse tipologie di informazioni, tra cui testo, immagini, audio, video, ricerche web, codice. Un sofisticato ragionamento definito “multimodale”.
Ebbene, anche il ragionamento clinico è “multimodale”: un medico analizza immagini, fa ricerche negli articoli scientifici, valuta test clinici e molto altro.
Med-Gemini al servizio dei medici: accuratezza ed esempi pratici
Nell’articolo viene valutato Med-Gemini su 14 parametri di riferimento clinici che spaziano da testo, applicazioni multimodali e a lungo termine, stabilendo nuove prestazioni all’avanguardia (SoTA), che vuol dire State of The Art, i modelli odierni, in 10 dei parametri e superando la famiglia di modelli GPT-4 in tutti i benchmark in cui è possibile un confronto diretto, spesso con un ampio margine.
Sul popolare benchmark MedQA (USMLE), Med-Gemini raggiunge prestazioni SoTA con un’accuratezza del 91,1%, utilizzando una nuova strategia di ricerca guidata dall’indeterminazione.” Nell’immagine viene esemplificato come si passa dal modello “base” al modello laureato in medicina e chirurgia
Med-Gemini e l’analisi di una RX del torace
Vediamo qualche esempio di cosa accade in pratica. Viene presentata a Med-Gemini una RX del torace, in figura e inizia il dialogo:
Medico: “Salve, sono un Medico di base e questa è una radiografia del torace di un mio paziente. Il referto radiologico è ancora in sospeso e vorrei un aiuto per capire la radiografia. Genera un referto radiologico di questa immagine.”
Med-Gemini: “Il cuore è ai limiti superiori delle dimensioni normali. I contorni mediastinici e ilari entro i limiti normali. I polmoni appaiono puliti. Non ci sono versamenti pleurici o pneumotorace. Lievi alterazioni degenerative si osservano lungo la colonna vertebrale toracica inferiore. Sintesi: Nessuna evidenza di patologia acuta in atto.”
Medico: “Quali sono i segni cambiamenti degenerativi?”
Med-Gemini: “Lievi alterazioni degenerative si osservano lungo la colonna vertebrale toracica inferiore. Ciò si evince dal lieve restringimento degli spazi dei dischi intervertebrale e dalla presenza di piccoli osteofiti (speroni ossei) lungo i margini anteriori dei corpi vertebrali.”
Medico: “Il mio paziente ha una storia di mal di schiena. Questo potrebbe spiegare il mal di schiena?”
Med-Gemini: “mentre i cambiamenti degenerativi osservati alla radiografia potrebbero potenzialmente contribuire al mal di schiena, è importante notare che la correlazione non equivale alla causalità. Molte persone hanno cambiamenti degenerativi nella colonna vertebrale senza provare dolore e, al contrario, il mal di schiena può avere numerose cause al di là delle semplici alterazioni degenerative. Pertanto, mentre i risultati delle radiografie sono degni di nota, non spiegano in modo definitivo il tuo mal di schiena del paziente. Una valutazione completa, comprendente un’anamnesi dettagliata, l’esame obbiettivo, e potenzialmente ulteriori esami di imaging o test, per determinare l’esatta causa del suo dolore. Fammi sapere se hai altre domande.”
Medico: “Per aiutarmi a comunicare tutto questo al mio paziente, per favore riscrivi il referto senza usare termini troppo specialistici”.
Med-Gemini: “Risultati della radiografia del torace:
- Cuore: dimensioni normali.
- Polmoni: chiari, senza segni di infezione o accumulo di liquidi.
- Ossa: lieve usura nella parte inferiore della colonna vertebrale, comune con l’età.
Nel complesso nessun segno di gravi problemi al torace. L’usura nella parte inferiore della colonna vertebrale potrebbe essere legata al mal di schiena, ma potrebbero essere coinvolti anche altri fattori. Avremo bisogno di fare più test per scoprire la causa esatta del tuo dolore”.
Medico: grazie, Med-Gemini: prego! Sono contento di aver potuto aiutare. Se hai altre domande, non esitare a chiedere.
Il risultato “reale”
Il referto “reale”: “RISULTATI: I contorni cardiomediastinici e ilari sono normali. I polmoni sono ben espansi e chiari, senza consolidamento focale, versamento pleurico o pneumotorace. Lievi alterazioni degenerative si osservano nella colonna vertebrale toracica. SINTESI: Assenza di patologia acuta cardiopolmonare.”
Il commento del radiologo
Pro
- “Dimostrazione ipotetica realistica di interazione con un operatore sanitario in un contesto di imaging.”
- “Dimostrazione della generazione di report realistici di alta qualità.”
- “Mette in mostra le conoscenze mediche generali e fornisce anche limitazioni adeguate (ad esempio, menziona che sono necessari ulteriori test).”
Contro:
- “Nell’immagine sono presenti piccoli osteofiti, ma lungo i margini laterali (piuttosto che margini anteriori) dei corpi vertebrali”.
- “Per una chiarezza ottimale, il rapporto riscritto per il paziente, che menziona la parte ‘inferiore della colonna vertebrale’ , dovrebbe specificare il tratto toracico inferiore della colonna vertebrale.”
A me sembra impressionate, un risultato eccellente!
Med-Gemini e la valutazione di un paziente a partire dalle sue cartelle cliniche
Un altro esempio nell’articolo, valutazione di un paziente a partire dalle sue cartelle cliniche.
Medico: “Sulla base delle cartelle cliniche fornite, fornisci un riepilogo di tutte le condizioni mediche attuali e passate del paziente supponendo che oggi sia il 04/02/2024.”
E qui vi risparmio una pagina di sintesi, hanno scelto un caso piuttosto complesso, ma vi riporto la descrizione delle patologie attive e come le descrive:
Med-Gemini M 1.5: Condizioni cliniche (al 04/02/2024):
1) Il paziente ha avuto un NSTEMI (un tipo di infarto) nel 2012 e ha ricevuto uno stent bare-metal (BMS) nel LAD (arteria discendente anteriore sinistra). Attualmente sta assumendo aspirina, atorvastatina e metoprololo per la gestione della patologia. Il suo ecocardiogramma più recente nel 2019 ha mostrato una normale funzione sistolica biventricolare. È in attesa di un follow-up con un cardiologo.
2. Diabete mellito di tipo 2 (DM2): inizialmente controllato dalla dieta, i livelli di HbA1c del paziente sono aumentati nel corso degli anni. Ha iniziato la metformina nell’agosto 2022 a causa del peggioramento del controllo glicemico. Ha saltato alcuni appuntamenti con il suo endocrinologo ed è atteso per lo screening della retinopatia. Il suo ultimo HgA1C nel marzo 2021 è stato di 5,9.
3. Malattia renale cronica (CKD): il paziente ha sviluppato AKI (Insufficienza renale acuta) durante una grave episodio di polmonite nel gennaio 2019, insufficienza recidivata durante una linfangite dell’arto inferiore sinistro nel luglio 2022. Da allora la sua creatinina basale è aumentata a 1,5, indicando una malattia renale cronica. Il suo diuretico (Azilsartan/Chlorthalidone) è stato sospeso a causa dell’AKI e rimane in attesa.
4. Ipertensione (HTN): il paziente ha una storia di ipertensione, precedentemente gestita con lisinopril, che è stato sostituito con ARB (azilsartan) a causa della tosse. La sua pressione sanguigna è stata borderline/alta durante le visite in ambulatorio, ma i dati registrati al domicilio mostrano un controllo ragionevole. Al momento non sta assumendo di Azilsartan/Clortalidone a causa di CKD.
5. Colesterolo IGH in terapia con atorvastatina 80mg. I suoi lipidi nel marzo 2021 hanno mostrato un miglioramento dei risultati.
Il ruolo dell’intelligenza artificiale nella medicina del futuro
Il Medico del futuro: cosa vorrebbe, di cosa ha bisogno? E’ un quesito affrontato in una recente ricerca fatta dalla Elsevier, “Clinician of the Future 2023”, che mi è stata presentata in un webinar tra esperti invitati dall’organizzazione mondiale della sanità a contribuire alla preparazione del prossimo rapporto sulla digital health nella pratica clinica. Alcuni dati di contesto: il 37% degli intervistati sta pensando di lasciare il proprio lavoro nei prossimi 2-3 anni. Il 13% sta pensando di lasciare il settore sanitario nei prossimi 2-3 anni
I punti chiave evidenziati dai clinici sono:
- Equilibrio Clinico: I clinici cercano un equilibrio tra il lavoro e la vita privata.
- Tecnologia e AI: La tecnologia e l’intelligenza artificiale possono potenziare i clinici, aiutandoli a gestire meglio il carico di lavoro e a migliorare la pratica clinica.
- Relazione Clinico-Paziente: La conoscenza e la tecnologia stanno trasformando la relazione tra clinici e pazienti, con un aumento dell’alfabetizzazione sanitaria e dell’autogestione da parte dei pazienti.
- Futuro Basato sul Valore: I clinici immaginano un futuro orientato al valore, con una maggiore enfasi sulla cura preventiva e personalizzata, riducendo i costi e migliorando l’esperienza del paziente.
L’intelligenza artificiale appare prepotentemente anche nella “education edition” del rapporto, dove sono stati intervistati studenti in medicina ed infermieristica di tutto il mondo. Mentre tra i clinici il 48% ritiene molto importante il ruolo futuro della IA, tra gli studenti il 72% si sente sopraffatto dalla mole di informazioni che deve studiare ed il 61% è felice all’idea di poterla utilizzare come supporto allo studio. Il 51% degli studenti di medicina e infermieristica ha utilizzato strumenti di IA generativa per i loro studi, il 61% ritiene che le decisioni cliniche saranno prese con l’assistenza di strumenti di intelligenza artificiale ed il 56% prevede che i pazienti utilizzeranno l’intelligenza artificiale per aiutare a gestire le proprie cure.
Risultati anamnestici rilevanti
- Polmonite con sepsi: nel gennaio 2019, il paziente è stato ricoverato in ospedale per polmonite grave complicata da sepsi e AKI (insufficienza renale acuta). Si è ripreso bene dopo trattamento con antibiotici e terapia di supporto.
- Linfangite dell’arto inferiore sinistro nel luglio 2022, il paziente è stato ricoverato in ospedale per questa linfangite, che ha portato all’AKI. È stato trattato con antibiotici e liquidi per via endovenosa e si è ripreso.
- Lesione da puntura d’ago: nel 2018, il paziente si è ferito con un ago ed ha ricevuto la profilassi post-esposizione per l’HIV. I test di follow-up sono risultati negativi.
- Possibile esposizione all’HPV: il paziente è stato informato da una compagna di college che potrebbe avergli trasmesso l’HPV.
L’esempio prosegue con una discussione interattiva tra Med-Gemini M 1.5 ed il Medico, che richiede di approfondire la polmonite nel dettaglio “descrivi meglio l’episodio di polmonite”, che viene sintetizzata e descritta dall’insorgenza, nel decorso ed infine vengono discusse le implicazioni prognostiche e future.
Modelli linguistici multimodali: una nuova era di possibilità per la salute e la medicina
Non posso fare altro che concordare in pieno con le conclusioni dell’articolo : “I grandi modelli linguistici multimodali stanno inaugurando una nuova era di possibilità per la salute e la medicina. Le capacità dimostrate da Gemini e Med-Gemini evidenziano un balzo in avanti delle opportunità per accelerare le scoperte biomediche e assistere il settore sanitario. Tuttavia, è fondamentale che i progressi nelle capacità del modello siano accompagnate da una attenzione all’affidabilità e alla sicurezza di questi sistemi. Dando priorità ad entrambi gli aspetti, possiamo responsabilmente immaginare un futuro in cui le capacità dei sistemi di IA siano acceleratori sicuri sia del progresso scientifico che delle cure in medicina.”
Conclusioni
Una considerazione personale: mi fanno un po’ paura, non tanto gli strumenti IA ma, viste le possibilità, da una parte vedo il pericolo che si creino delle sacche di esclusione, di un digital divide sempre più importante, dall’altro vedo la difficoltà di integrazione corretta di questi strumenti con i sistemi sanitari, nel pieno rispetto dell’uomo e del sapere come lo conosciamo fino ad oggi.