Humains virtuels : le futur des interventions chirurgicales

Avatar numérique

Imaginez que vous ayez une opération risquée à venir et que la procédure puisse d’abord être testée sur votre double virtuel – une reproduction informatisée de votre corps – pour voir comment votre métabolisme pourrait réagir.

Il s’agirait d’une sorte d’avatar numérique, non pas fait de chair et d’os, mais de bits et d’octets. L’avatar reflèterait tout, de la façon dont votre cœur bat et dont vos poumons fonctionnent, jusqu’à votre code ADN. Il pourrait aider à minimiser les risques avant l’opération et à anticiper toute réaction ou complication inattendue.

Un groupe de chercheurs travaille justement sur un tel projet – et pense que les humains virtuels qu’ils construisent pourraient avoir un profond impact sur la médecine et finir par révolutionner les soins de santé.

Le centre d’excellence CompBioMed, financé par l’Union européenne, est dirigé par le professeur Peter Coveney à l’University College de Londres.

Donner vie à des organes virtuels

Le projet combine des données spécifiques aux organes, telles que les rayons X, les IRM et les CAT scans, avec des données génomiques et d’autres informations, qui aident à créer l’avatar virtuel personnalisé.

Pour donner vie à des organes comme le cœur virtuel, les scientifiques ont mis au point de nombreux programmes et algorithmes spécialisés. Selon le professeur Coveney, chaque organe individuel peut être adapté pour être exactement comme celui du sujet :

“Un cœur virtuel capture tous les détails du cœur de la personne que nous regardons. Il peut ensuite être utilisé avant l’opération en cas de problème d’arythmie et de crise cardiaque, afin que le chirurgien puisse planifier une opération et en tirer le meilleur parti. Je pense que l’homme virtuel est un principe d’organisation de la médecine au XXIe siècle et au-delà.”

Virtualiser quelque chose d’aussi compliqué qu’un corps humain nécessite une énorme puissance de calcul. Certaines des simulations informatiques de pointe sont réalisées au Leibniz Supercomputing Centre (LRZ) de l’Académie des sciences de Bavière (Bavarian Academy of Sciences), à l’aide du SuperMUC-NG – le supercalculateur le plus puissant d’Allemagne.

Le professeur Dieter Kranzmüller, président du conseil d’administration du centre, affirme qu’une énorme quantité de données est impliquée :

“Les supercalculateurs sont utilisés pour de très grandes modélisations et simulations. La puissance de calcul dont dispose aujourd’hui notre SuperMUC, nous l’aurons probablement dans nos Ipads ou Smartphones dans 10 ou 20 ans ! Nous essayons de simuler aujourd’hui ce dont nous aurons besoin dans 15 ou 20 ans pour une médecine personnalisée sur le terrain dans les hôpitaux.”

Identifier les problèmes potentiels

Le flux de globules rouges dans nos veines est l’un des systèmes que les scientifiques sont désormais capables de visualiser grâce aux superordinateurs. Gerald Mathias, le responsable support d’application du centre, déclare que cela aide à identifier les problèmes potentiels :

“Nous avons de grands modèles d’artères où l’on observe comment les cellules sanguines y circulent et où il peut y avoir des sténoses. Il est toujours important que les données que vous obtenez à partir des calculs soient illustrées et visualisées”.

Le projet “virtual human” vise à s’attaquer à tous les problèmes de santé humaine, y compris la COVID-19, le cancer et d’autres affections graves. Il s’agit également d’aider les gens à avoir un impact positif sur leur mode de vie.

L’équipe est convaincue que l’objectif de construire un avatar numérique, qui donne vie à l’homme virtuel dans son intégralité, motivera les scientifiques dans le futur.

CompBioMed, Euronews

La nouvelle IA d’IBM peut prédire la psychose dans votre discours

Les neurosciences computationnelles en psychiatrie

Une équipe composée de membres des groupes de psychiatrie computationnelle et de neuro-imagerie d’IBM Research et des universités du monde entier ont développé une intelligence artificielle capable de prédire avec une précision relative l’apparition d’une psychose chez un patient, surmontant les barrières d’évaluation susmentionnées. Des recherches sur leur intelligence artificielle prédisant la psychose ont été publiées dans la revue World Psychiatry.

Le groupe s’est appuyé sur les résultats d’une étude IBM de 2015 démontrant la possibilité d’utiliser l’intelligence artificielle pour modéliser les différences dans les modèles de discours des patients à haut risque qui ont développé deux ans plus tard une psychose et de ceux qui ne l’ont pas développé. Plus précisément, ils ont quantifié les concepts de «pauvreté de la parole» et de «fuite des idées» en tant que complexité syntaxique et cohérence sémantique, respectivement, en utilisant une méthode d’intelligence artificielle appelée Natural Language Processing (NLP). Leur intelligence artificielle a ensuite évalué les modèles de discours des patients que les chercheurs ont instruits de parler d’eux pendant une heure.

«Dans notre étude précédente, nous étions capables de construire un modèle prédictif avec des scores manuels atteignant 80% de précision, mais les fonctions automatisées ont atteint 100%», a déclaré Guillermo Cecchi, chercheur principal et responsable des groupes Computational Psychiatry et Neuroimaging chez IBM Research.

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Dans le cadre de leur nouvelle étude, les chercheurs ont évalué un groupe de patients beaucoup plus important qui se livrait à un type différent d’activité verbale: parler d’une histoire qu’ils venaient de lire. En formant leur intelligence artificielle prédisant la psychose en utilisant ce qu’ils avaient appris de l’étude de 2015, l’équipe a été capable de construire un modèle rétrospectif des modèles de la parole du patient, a déclaré Cecchi.

Selon l’étude, ce système aurait pu prédire l’apparition éventuelle d’une psychose chez les patients avec une précision de 83 pour cent. Si elle avait été appliquée aux patients de la première étude, l’intelligence artificielle aurait prédit avec une précision de 79 pour cent les patients qui ont finalement développé une psychose.

L’intelligence artificielle prédictive de la psychose des chercheurs d’IBM pourrait éventuellement aider les praticiens de santé mentale aussi bien que les patients. Comme l’a écrit Cecchi dans un article d’IBM Research en 2017, les approches traditionnelles de l’évaluation des patients sont assez subjectives. Lui et son équipe croient que l’utilisation de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage automatique (machine learning) en tant qu’outils pour la psychiatrie dite computationnelle pourrait éliminer cette subjectivité et améliorer les chances d’évaluations précises.

Cecchi croit que cela pourrait être une étape importante vers la mise à la disposition du grand public pour faire l’évaluation neuropsychiatrique, et qu’un meilleur diagnostic au début de la psychose pourrait conduire à l’amélioration du traitement.

« Ce système peut être utilisé, par exemple, dans une clinique. Les patients considérés comme à risque pourraient être triés rapidement et de manière fiable afin que les ressources (toujours limitées) puissent être consacrées à ceux qui sont susceptibles de souffrir d’un premier épisode de psychose », a déclaré Cecchi. Les personnes n’ayant pas accès à des professionnels ou des cliniques spécialisés pourraient envoyer des échantillons audio pour une évaluation à distance par l’intelligence artificielle prédisant la psychose.

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Comme l’a dit Cecchi, l’approche ne doit pas nécessairement se limiter à la psychose. « Des approches similaires pourraient être mises en œuvre dans d’autres conditions, par exemple, la dépression », a-t-il dit. En effet, les chercheurs d’IBM explorent déjà le potentiel de la psychiatrie computationnelle pour aider au diagnostic et au traitement d’autres conditions, y compris la dépression, les maladies de Parkinson et d’Alzheimer, et même la douleur chronique.

L’intelligence artificielle révolutionne véritablement la médecine et, au fur et à mesure que ces systèmes évolués atteindront le courant dominant, nous entrerons dans une nouvelle ère dans le domaine des soins de santé et, espérons-le, où chacun, n’importe où, aura accès aux meilleures options de diagnostic et de traitement.

IBM Blog Research, World Psychiatry