Kognitiivinen tietojenkäsittely ja big data

Transkriptio

1 Älyllä terveyteen Älyllä tulevaisuuteen Kognitiivinen tietojenkäsittely ja big data Prof. Pasi Tyrväinen, JY / IT TDK pasi.tyrvainen@jyu.fi JYU. Since

2 Kognitio ja tekoäly Kognitio on älyllinen toiminta tai prosessi tietämyksen hankitaan ja ymmärtämiseen ajattelun, kokemusten ja aistien kautta. (Oxford Dictionary) Kognitiotiede analysoi ihmisen tiedonkäsittelyä kun taas tekoäly (artificial intelligence, AI) pyrkii tuottamaan älykkäänä pidettävää toimintaa käyttämällä tietokonetta

3 Ihminen ja tietokone signaalien ja symbolien käsittelijöinä Ihmisen symboliset / tietoiset toiminnot Kognitio, päättely, oppiminen, kieli Tekoälyn loogiset toiminnot Päättely, logiikka, ontologiat, NLP Tietokone (computer) datan käsittelyssä Big data, analyttiikka, koneoppiminen Aistitoiminnot Signaalien tulkinta Puheen tulkinta <- Kuuloaisti Neuroverkko <- Signaaliprosessointi Kuvan tulkinta <- Näköaisti Neuroverkko <- Signaaliprosessointi

4 Tunnettuja tekoälyjärjestelmiä Google DeepMind AlphaGo voitti Go-mestarin IBM Watson / Deep Blue Jeopardy, Kasparov Microsoft Cognitive Services

5 Tekoäly terveydenhuollossa yhteishanke JY - IBM JYU. Since

6 Tunnistettu 34 käyttötapausta JYU. Since

7 Hoitopolkujen optimointi: Tapaus tulevaisuuden syöpähoidot ESIMERKKI- TAPAUS RINTASYÖPIEN HOIDON OPTIMOINTI LÄÄKÄRIN NÄKÖKULMASTA ANNE AMMATTI: Onkologi IKÄ: 45 ASUINPAIKKA: Muurame TAPAUKSEN KUVAUS Anne työskentelee rintasyöpään erikoistuneena onkologina Jyväskylän keskussairaalassa. Hän on empaattinen viestijä ja täsmällinen päätöksentekijä, jota motivoi mahdollisimman monen ihmishengen säästyminen uusien, tehokkaiden syöpähoitojen kehittämisen ansiosta. Vapaa- ajallaan Anne viettää mielellään aikaa perheensä kanssa, mm. kesämökillä ja kahden poikansa jalkapallotreeneissä. Rintasyöpäpotilas, jolta on löytynyt kasvain mammografiaseulonnassa, ja jolle Annen täytyy määrittää yksilöllinen hoitosuunnitelma rintasyövän parantamiseksi. TAVOITTEET 1. Anne näkee kaiken potilaaseen liittyvän tiedon yhdellä 360 -näkymällä välittömästi. 2. Anne saa tapauskohtaisen hoitosuosituksen automaattisesti perustuen kaikkeen tutkimustietoon, aiempiin potilastapauksiin ja potilaan omiin tutkimustuloksiin. 3. Anne saa tiedon ja tulkinnan poikkeavasta hoitovasteesta sekä dataan perustuvan hoidon muutosehdotuksen nopeammin ja varmemmin kuin alan parhaalta asiantuntijalta.

8 Hoitopolkujen optimointi: Tapaus tulevaisuuden syöpähoidot ESIMERKKI- TAPAUS RINTASYÖPIEN HOIDON OPTIMOINTI LÄÄKÄRIN NÄKÖKULMASTA DIAGNOOSI HOITOPÄÄTÖS JATKOHOITO POTILASPROFIILIN TARKASTELU Anne käy töissä läpi päivän tehtävälistaansa. Hänelle on saapunut viesti 59-vuotiaan naispotilaan, Tainan, tapauksesta, joka on lisätty hänen vastuulleen. Anne avaa Tainan 360 -näkymän tietokoneella, jossa hän voi tarkastella kaikkia Tainan potilastietoja, koko potilashistoriaa sekä muiden lääkärien tekemiä hoitosuunnitelmia. Hän näkee esimerkiksi, että Tainan äiti on kuollut rintasyöpään 30 vuotta aiemmin, sekä Tainan täyden geeniprofiilin, joka on tallennettu aiemman työterveydenhuollossa suoritetun verikokeen yhteydessä. LEIKKAUSPÄÄTÖS Rintasyöpätyöryhmä kokoontuu ja käy yhdessä läpi Tainan profiilin ja mammografiatulokset. Tiimi on yksimielinen, kyhmy täytyy poistaa leikkauksella ja tutkia syövän tarkemman laadun tunnistamiseksi. Potilasprofiilin mukaan Tainalta on mammografiaseulonnoissa löydetty kyhmy, ja yleislääkäri ohjannut potilaan rintasyövän erikoislääkärille, eli Annelle. Anne käy mammografiatulokset profiilissa läpi ja näkee, että kyseessä on todennäköisesti syöpä. Hän valitsee Tainan tapausta varten sairaalan työntekijöistä hoitotiimin, johon kuuluu mm. patologi, kirurgi, ja radiologi. Anne lisää Tainan tapauksen rintasyöpätyöryhmän käsiteltävien tapausten listaan. VASTAANOTTO Anne tapaa Tainan ja kertoo tälle tuloksista ja leikkaustarpeesta, ja että leikkausaika on jo varattu hänelle valmiiksi. Taina on peloissaan, mutta Anne vakuuttaa, että ennuste on yleensä tämänkaltaisissa tapauksissa hyvä. Anne selittää myös, että leikkauksen jälkeen Tainalle määritetään jatkohoito, jollla estetään syövän uusiutuminen jatkossa. HOITOTIIMIN MUODOSTAMINEN LEIKKAUS Anne esittelee mahdolliset hoitovaihtoehdot ja niiden perustelut rintasyöpätyöryhmälle viikkokokouksessa. Tiimi pohtii yhdessä vaihtoehtojen hyviä ja huonoja puolia, ja päätyy siihen, että CMFyhdistelmäsolunsalpaajat kuuden kerran hoitojaksona neljän viikon välein ovat Tainalle paras hoitomuoto. SUOSITUSTEN PERUSTELUT Hän klikkaa auki niistä omasta mielestään todennäköisimmän, ja näkee järjestelmän yhteenvedon suosituksen perusteluista. Tämä suositus perustuu lukuisiin läpikäytyihin tutkimuksiin tämäntyyppisestä syövästä, sekä useaan vertailutapaukseen, joissa potilaan ja syövän geeniprofiilit ovat olleet samantyyppiset kuin Tainan tapauksessa. Anne käy läpi vielä muutkin suositukset ja niiden perustelut. PATOLOGISET TULOKSET HOITOPÄÄTÖS HOITOSUOSITUKSET Järjestelmä nostaa Annelle esiin kolme todennäköisesti parasta hoitovaihtoehtoa. Anne näkee, että yleisin hoitomuoto, hormonaalinen lääkitys, on automaattisesti jätetty korostetuista suosituksista pois, koska Tainalla useat laskimotukoksen riskikriteerit täyttyvät. Kahden viikon kuluttua Anne saa notifikaation Tainan patologisista tuloksista leikkauksessa poistetusta kyhmystä. Hän navigoi Tainan potilasprofiiliin katsomaan tutkitun syövän levinneisyyttä sekä erilaistumisastetta. Profiilissa on valmiina lista laboratoriotutkimuksiin ja Tainan tietoihin perustuvia yksilöityjä hoitosuosituksia, jotka kognitiivinen järjestelmä on päätellyt valmiiksi. HOITO-OHJEET Anne tapaa taas Tainan kertoakseen, miten sairauden hoidon kanssa edetään. Hän selittää huolellisesti aikataulun, jatkohoitotoimenpiteet, sekä millaisia vaikutuksia niillä on. Hän myös kirjoittaa Tainalle e- reseptit mahdollista pahoinvointia varten Kantatietojärjestelmään, ja nämä tulevat heti näkyviin myös Tainan 360 -näkymään. HOITOKOKEILUUN LÄHTEMINEN Anne selittää vastaanotolla hoitokokeilun mahdollisuudet ja riskit Tainalle, joka päättää lähteä kokeiluun mukaan. Anne päivittää hoitosuunnitelman ja reseptit järjestelmään, ja lähettää Tainan kotiin uusien ohjeiden kanssa. HOITOVASTEEN SEURANTA Hoitojakson puolessa välissä Anne saa notifikaation, että Tainan hoito vaatii muutosta. Tainan profiilista Anne näkee, että Tainan kuvantamis- ja laboratoriotutkimusten perusteella hoito ei ole toiminut odotetusti. Järjestelmä kertoo aiempien vastaavien tapausten perusteella, mistä huono hoitovaste todennäköisimmin johtuu. HOITOKOKEILUN TUNNISTAMINEN Anne navigoi hoitosuosituksiin saadakseen vaihtoehdot uudelle hoidolle, ja yrittää etsiä kokonaan uuden hoitomuodon Tainalle. Hän näkee että järjestelmä on tunnistanut hoitokokeilun, johon sairaala on juuri aloittanut potilaiden etsimisen, ja joka sopii Tainan tyyppiselle tapaukselle. Anne käy vielä rintasyöpätyöryhmän kanssa keskustelun hoitokokeilusta, ja tiimi päätyy suosittelemaan kokeilua Tainalle. Kokeiluun liittyy kuitenkin riskejä, ja Tainan suostumus tarvitaan hoidon käynnistämiseksi. KONTROLLIKÄYNTI Kolme kuukautta hoidon päättymisen jälkeen Taina tulee kontrollikäynnille Annen luokse. Hän on käynyt tätä ennen kuvantamistutkimuksessa ja laboratoriossa. Annella on hyviä uutisia, merkkejä syövän uusiutumisesta ei ole löytynyt! WATSON 360ºnäkymä Tietämyskanna t Rakenteettoman tiedon hallinta Kognitiivinen tiedonhaku Luonnollisen kielen käsittely Päätöksenteon tuki ja vaihtoehtojen ehdottaminen DATA Potilaskertomukset & perustiedot Genomidata (potilaan ja syövän) Laboratiorio- ja kuvantamistulokset Lääketieteelliset julkaisut, kirjallisuus ja syöpätutkimukset Sairaalan resurssidata Lääketieteelliset säännökset Käypä hoito -suositukset Yksittäisten syöpätapausten hoidon vaikuttavuus Lääkeaine- ja sivuvaikutusdat a Käynnissä olevat hoitokokeilut

9 Visio tulevaisuuden terveydenhuollosta JYU. Since

10 Kiitokset huomiosta! Lisätietoja: JYU. Since