Dermatologi + Macchine: meglio insieme? Parte 2

Non importa quanto la tecnologia migliori, non c'è ancora alcun sostituto per visite regolari con un dermatologo. Alcuni precancerosi e tumori della pelle possono essere identificati dalla consistenza, nonché dall'esperienza e dall'intuizione di un medico.

La diagnosi del cancro della pelle è un processo visivo. Gli occhi esperti di un dermatologo sono stati a lungo lo stato dell'arte. Ma i progressi tecnologici stanno dimostrando che gli strumenti digitali hanno un futuro promettente per aiutare i medici a ottenere diagnosi precoci e più accurate del cancro della pelle e coinvolgere i pazienti affinché assumano un ruolo più attivo nella propria cura. In parte 1, abbiamo esaminato i total body scanner. Nella parte 2, vediamo come la tecnologia si sta evolvendo per aiutare a diagnosticare i tumori della pelle nelle loro prime e più curabili fasi. Parte 3 esamina le visite virtuali e come proteggere i tuoi preziosi dati medici.

Di Dan Ferber

Per decenni, i dermatologi lungimiranti hanno sognato di utilizzare la visione artificiale e l'intelligenza artificiale (AI) per aiutare a diagnosticare e monitorare i tumori della pelle potenzialmente mortali. Ma per altrettanto tempo, l'IA non è stata all'altezza del compito. I computer una volta "pensavano" in modo meccanico e lineare, "come i sistemi semplici e programmabili che hai ancora nel tuo frigorifero", afferma Harald Kittler, MD, professore di dermatologia presso l'Università di medicina di Vienna, la cui ricerca si è concentrata sul digitale dermoscopia e lesioni pigmentate.

Ma a partire dal 2012 circa, i computer hanno iniziato a padroneggiare abilità complesse che non avevano mai padroneggiato prima, grazie a una valanga di progressi (alcuni dall'industria dei videogiochi). Ciò ha portato a scoperte nelle reti neurali: programmi per computer modellati sul modo in cui funziona il cervello umano. Oggi queste reti imparano dall'esperienza come fanno i bambini. "Di solito dicevamo al computer cosa fare, ma dargli delle regole non funzionava così bene", afferma Allan C. Halpern, MD, capo, Dermatology Service, al Memorial Sloan Kettering di New York City. "Ora addestriamo l'intelligenza artificiale nel modo in cui addestriamo i bambini".

Mentre i bambini imparano per tentativi ed errori, i neuroni nel cervello si connettono tra loro per formare circuiti. I circuiti che producono risposte corrette o utili vengono rafforzati, mentre quelli che portano a risposte errate o inutili vengono indeboliti. Durante l'apprendimento, i nostri cervelli vengono ricablati. Le reti neurali delle macchine che apprendono in questo modo potrebbero addestrarsi senza l'aiuto umano riconoscendo i modelli nei set di dati del mondo reale. Man mano che si sono evoluti, sono diventati più veloci e migliori. Hanno sconfitto maestri di livello mondiale in giochi complessi come il gioco da tavolo astratto Go. Hanno riconosciuto voci e trascritto il linguaggio umano. E hanno reso la visione artificiale e il riconoscimento facciale umano abbastanza affidabili da poter essere utilizzati nelle forze dell'ordine e persino negli smartphone.

Incoraggiati da questi progressi, nel 2015 il Dr. Halpern e un team di collaboratori hanno creato un progetto chiamato International Skin Imaging Collaboration (ISIC) come sforzo mondiale per ridurre la mortalità da melanoma utilizzando l'imaging digitale della pelle in modi nuovi.

Sfidare il mondo per aiutare a diagnosticare il melanoma

Il lavoro numero uno per ISIC era quello di assemblare un ampio set pubblico di immagini dermoscopiche di lesioni cutanee di qualità controllata che potessero essere utilizzate per addestrare sia gli esseri umani che il software. Non era un compito da poco. Sotto l'egida della International Society for Digital Imaging of the Skin, il Dr. Halpern ha arruolato eminenti dermatologi, tra cui Harald Kittler, MD, professore di dermatologia presso l'Università medica di Vienna, la cui ricerca si è concentrata sulla dermoscopia digitale e sulle lesioni pigmentate, come così come altri in Australia, Spagna, Colombia e altrove. Insieme, hanno raccolto più di 12,000 immagini ravvicinate di nevi innocui e melanomi che erano stati raccolti durante gli esami clinici. "Il solo fatto di creare l'archivio delle immagini e renderlo di dominio pubblico è stato un enorme risultato", afferma il dott. Halpern. Successivamente, lui ei suoi colleghi hanno parlato e tenuto workshop in importanti conferenze sull'imaging medico per coinvolgere la comunità informatica. "Questa è stata un'altra grande sfida."

Quindi ISIC ha creato un concorso che è iniziato nella primavera del 2016. Hanno sfidato gli scienziati informatici di tutto il mondo a utilizzare le immagini ISIC per sviluppare modelli di computer che potrebbero aiutare a diagnosticare il melanoma. Ad aprile, 25 squadre di scienziati informatici stavano gareggiando nell'ISIC Challenge. Ogni team ha creato un'app e poi l'ha aiutata a "imparare" con un set di formazione di 900 immagini. Dopo che le app sono state addestrate, i team concorrenti le hanno valutate su un pannello di test separato di 379 immagini. Otto dermatologi specializzati nel cancro della pelle hanno analizzato lo stesso gruppo di test. Le app di visione artificiale si sono dimostrate più accurate di alcuni dermatologi, ma non di tutti.

Incoraggiati, il dottor Halpern e i suoi colleghi hanno ripetuto la competizione nel 2017 e di nuovo nel 2018, rendendo la sfida ogni volta più difficile. Nel mondo dell'informatica, ha preso piede una febbre competitiva. A settembre 2018, 130 team di creatori di app avevano accettato l'ISIC Challenge. Per non essere da meno, sono entrati in gioco anche più di 500 medici. Gli algoritmi hanno funzionato meglio che mai, superando i medici il 96% delle volte nella diagnosi di melanoma. Sebbene questa tecnologia non sia pronta per la prima serata negli studi medici a livello nazionale, "era una prova di principio che un computer può sicuramente aiutare i dermatologi con la diagnosi parte del loro lavoro", afferma il dott. Halpern.

Uomo contro macchina?

Poiché l'imaging digitale, l'automazione e l'intelligenza artificiale migliorano a una velocità vertiginosa, alcuni dermatologi si preoccupano di come ciò influirà su di loro e sulle loro pratiche. "Si sentono minacciati, ma non dovrebbero", dice il dottor Kittler. La fine del gioco non è una partita tra umani e macchine, spiega. Invece, gli strumenti digitali miglioreranno la capacità dei dermatologi di prendersi cura dei propri pazienti. Consentiranno ai medici di formulare una diagnosi più facilmente, aiuteranno a prevenire procedure non necessarie e arricchiranno l'esperienza dermatologo-paziente.

Indipendentemente dal fatto che la dermatologia li accolga o meno, i cambiamenti stanno arrivando, come parte di una più ampia ondata di innovazione che investe la professione medica. "Gli attuali paradigmi dell'assistenza sanitaria sono in evoluzione, il che rappresenta sia una sfida che un'opportunità", afferma il dott. Halpern.

"I pazienti hanno maggiori informazioni e la possibilità di comunicare con noi utilizzando le immagini", afferma. L'assistenza da parte di fornitori di pratiche avanzate come infermieri e assistenti medici è in aumento. Così è l'uso della telemedermatologia, che è l'interazione a distanza con il medico utilizzando la comunicazione audio, visiva e di dati. Le catene di farmacie hanno iniziato a offrire cliniche ea competere con gli studi medici privati, così come le società di telemedicina non affiliate a uno specifico sistema sanitario.

Nel frattempo, i cambiamenti economici sono in corso, poiché i fornitori di piccoli gruppi vengono incorporati in gruppi più grandi o in grandi sistemi medici, che vengono a loro volta acquistati da venture capitalist. Tutti questi cambiamenti significano che aumenterà la pressione per utilizzare la tecnologia per ridurre i costi e aumentare i profitti.

Questi cambiamenti non avverranno rapidamente o facilmente e la professione ha molto lavoro da fare, afferma il dott. Halpern. “Dovremmo capire come sfruttare l'imaging digitale e la tecnologia mobile mentre la medicina si sta trasformando e determinare i modi migliori per trarne il massimo vantaggio. Se lo facciamo in modo ottimale, dovremmo essere in grado di svolgere un lavoro molto migliore nel fornire assistenza sanitaria. Siamo abbastanza vicini a un punto critico in cui vedremo cambiamenti reali.

Dan Ferber è un giornalista con sede vicino a New York City ed ex redattore di Scoprire rivista. Scrive di scienza, medicina e altri argomenti per pubblicazioni nazionali.

*Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta nel numero 2019 di Il giornale della Fondazione per il cancro della pelle.