บทบาทของปัญญาประดิษฐ์ (AI ) ด้านการแพทย์ในวิกฤต COVID-19


บทบาทของปัญญาประดิษฐ์  (AI ) ด้านการแพทย์ในวิกฤต COVID-19

ในสถานการณ์การแพร่ระบาดของ COVID-19 เราได้เห็นบทบาทที่สำคัญของปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence : AI) มากขึ้น ดังจะเห็นได้จาก “การเตือนภัยล่วงหน้า” โดย AI เป็นกลุ่มแรกๆ ที่พบการเกิดขึ้นของเชื้อโรคชนิดใหม่ในมณฑลหูเป่ย ประเทศจีน

จากข้อมูลที่รวบรวมสถิติ ที่โรงพยาบาลใช้ AI ในการรับมือกับ COVID-19 มีดังนี้ คือ 1.คัดกรองผู้มีความเสี่ยงในการติดเชื้อ 2.ระบุผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงสูง 3.การคัดกรองเจ้าหน้าที่ บุคลากรทางการแพทย์ที่เป็นแนวหน้าในการเผชิญกับผู้มีความเสี่ยงและผู้ป่วย และ 4.การแยก COVID-19 จากโรคระบบทางเดินหายใจอื่น ๆ ด้วยวิธีการ X-rays หรือ CT scan

AI ได้กลายเป็นหนึ่งในกลไกสำคัญอันดับแรกที่โรงพยาบาลใช้ในการตรวจสอบ คัดกรองผู้ป่วยและระบุผู้มีแนวโน้มเสี่ยงต่อการติดเชื้อ นอกจากการตรวจเช็คอุณหภูมิ ควบคุมและติดตามข้อมูลของผู้ติดเชื้อหรือกลุ่มเสี่ยงแล้ว ยังใช้ AI ในการประเมินสถานการณ์เพื่อเตรียมพร้อมรับมือ เพื่อให้รู้ว่าผู้ติดเชื้อคือใคร กลุ่มเสี่ยงหรือบุคคลที่มีความเสี่ยงจะได้รับการแพร่กระจายของเชื้อนี้จากผู้ติดเชื้อเป็นอย่างไร ไปจนถึงคาดการ์ณและวางแผนทางด้านอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่จะต้องใช้เพื่อให้เพียงพอต่อการรองรับสถานการณ์ที่เกิดขึ้น (ที่มา: บทความ STAT ล่าสุด)

ภาพถ่ายทางการแพทย์กับ COVID-19

ภาพถ่ายทางการแพทย์กับ COVID-19

การคัดแยก COVID-19 จากโรคปอดอื่น โดยใช้ภาพถ่ายทางการแพทย์มีเป็นความหวังสำคัญ เพราะเป็นทางเลือกในการทดสอบในช่วงเวลาที่การตรวจหาสารพันธุกรรมของไวรัสด้วยวิธี Real-time (RT PCR) หรือทาง Lab ขาดแคลน หรือใช้ในการสนับสนุนผลจากการทดสอบจาก Lab อีกชั้นหนึ่ง

ในช่วงเดือนมีนาคม โอเพนซอร์สชื่อว่า COVID-Net ได้นำ Convolutional Neural Network (CNN) มาใช้ในการวิเคราะห์ภาพจำนวนกว่า 6,000 ภาพ จากผู้ป่วยมากกว่า 2,800 คน การทดสอบสามารถจำแนกผลการเอ็กซเรย์สภาพปอดของผู้ป่วย เช่น เกิดจากแบคทีเรีย ไวรัสที่ไม่ใช่ COVID-19 และไวรัส COVID -19 และยังมีความพยายามในการสร้างแบบจำลองที่คล้ายกันเพิ่มเติมจาก COVID-Net

สถาปัตยกรรมที่อ้างอิงภาพถ่ายทางการแพทย์

ไม่นานมานี้ NetApp ได้นำเสนอโซลูชันสำหรับภาพถ่ายทางการแพทย์แบบบูรณาการโดยใช้ NVIDIA Clara Train SDK v2.0 ซึ่งใช้ประโยชน์จากการจัดเก็บแฟลช NVIDIA DGX-2 และ NetApp AFF ที่เหมาะสมกับ COVID-19 และการจำแนกภาพและการแบ่งส่วนทางการแพทย์อื่น โซลูชั่นที่สมบูรณ์จะแสดงให้เห็นถึงสถาปัตยกรรมการขับเคลื่อนข้อมูล ตั้งแต่จากขั้นการบันทึกข้อมูลภาพ การจัดเก็บข้อมูลภาพอย่างเป็นระเบียบ การระบุคุณลักษณะเฉพาะของแต่ละภาพโดยใช้ AI และการนำสิ่งที่เรียนรู้จากข้อมูลมาใช้ปรับแต่งโมเดล AI ที่มีอยู่ต่อไป

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีภาพถ่ายทางการแพทย์รวมถึงความสามารถในการวิเคราะห์ 3D, 4D แบบเรียลไทม์ และการประมวลผลด้วย GPU ช่วยสร้างเครื่องมือที่ทรงพลังให้กับนักรังสีวิทยาในการวินิจฉัยและให้คำแนะนำได้รวดเร็วขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งอัลกอริทึมของการแบ่งเซกเมนต์ (Semantic Segmentation Algorithms) จะทำให้สามารถใช้ประโยชน์ได้หลายด้านมากขึ้น และสามารถปรับใช้ในงานใหม่และกรณีใช้งานอื่นๆ ได้ รูปแบบการทำงานนอกกรอบที่หลากหลายของงานวิจัยและภาพถ่ายทางการแพทย์จะมีผลอย่างมากต่อการดูแลสุขภาพ

เวิร์คโหลดของงานด้านการดูแลสุขภาพนี้สามารถบรรจุข้อมูลได้หลากหลายแบบ อาทิ บันทึกสุขภาพอิเล็กทรอนิกส์ การบันทึกภาพการผ่าตัดของหุ่นยนต์ การถ่ายภาพรังสีที่มีความทึบแตกต่างกัน ประกอบด้วย ภาพจอประสาทตา ภาพอัลตราซาวด์ ภาพซีที สแกน (CT) เอกซเรย์โพซิตรอน (PET) และภาพ (MRI)

โดยข้อมูลทั้งหมดนี้จะนำไปใช้ด้านบริการด้านสุขภาพต่างๆ เช่น ภาพถ่ายทางการแพทย์ พยาธิวิทยาแบบดิจิทัล จีโนมิกส์ และอื่นๆ ในโมเดลเทรนนิ่งมีความต้องการชนิดข้อมูลที่แตกต่างกัน รวมถึงประสิทธิภาพการประมวลผลและสตรอเรจ การทำให้ GPU มีสมรรถนะสูงสุดและให้อัตราความเร็วสูงสุดในเวลาแฝงที่ต่ำสุดจากสตอเรจ รายงานเทคนิคนี้กล่าวถึงความท้าทายในการเทรนนิ่งเกี่ยวกับการมอบประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเพื่อลดเวลาในการทำความเข้าใจ และเพิ่มความแม่นยำ นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการตรวจสอบของโมเดลเทรนนิ่งของ AI และ DL ในการแบ่งเซกเมนต์ของ Hippocampus โดยใช้ชุดข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณชนด้วยแพลตฟอร์ม NVIDIA Clara™

Hippocampus เป็นส่วนประกอบสำคัญของสมองมนุษย์ มีบทบาทสำคัญในการรวมข้อมูลจากหน่วยความจำระยะสั้นไปยังหน่วยความจำระยะยาวและในหน่วยความจำเชิงพื้นที่ที่เปิดใช้งานการนำทาง สำหรับโรคอัลไซเมอร์และภาวะสมองเสื่อม Hippocampus เป็นหนึ่งในส่วนแรกของสมองที่ได้รับความเสียหาย การระบุที่แม่นยำของ Hippocampus จาก MRI ถือเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการวินิจฉัย อาจเป็นเรื่องยากสำหรับนักรังสีวิทยาและแพทย์ ในการแบ่งเซกเมนต์ขนาดเล็กๆ ทั้งสองที่อยู่ใกล้เคียงกันด้วยความแม่นยำ DL จะช่วยให้การแบ่งเซกเมนต์นี้เร็วขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานทางการแพทย์ไปใช้เวลาในการวินิจฉัยและดูแลผู้ป่วยได้มากขึ้นโดยใช้เวลาน้อยกว่าในการตรวจภาพ

NVIDIA Clara เป็นแพลตฟอร์มการคำนวณที่จะช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้าง จัดการ และปรับใช้เวิร์กโฟลว์ภาพถ่ายทางการแพทย์ได้อย่างชาญฉลาด. NVIDIA Clara Train SDK ™นำเสนอเครื่องมือและเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่ช่วยเร่งการให้คำอธิบายประกอบข้อมูล การปรับตัว และการพัฒนาโมเดล AI สำหรับเวิร์กโพลว์การถ่ายภาพด้านสุขภาพ การตรวจสอบความถูกต้องนี้ใช้แพลตฟอร์ม NVIDIA Clara เพื่อจัดทำคำอธิบายประกอบแบบช่วยด้วย AI เพื่อติดฉลากชุดข้อมูลการสร้างภาพสมองที่เปิดเผยต่อสาธารณะ (ที่มา: open-source model called COVID-Net)

ภาพจำลองการทำงานของโซลูชั่น NetApp กับ NVIDIA Clara เพื่อสร้างรายงานทางเทคนิค:

  • ONTAP AI Reference Architecture for Healthcare: Diagnostic Imaging

ภาพจำลองการทำงานของโซลูชั่น NetApp กับ NVIDIA Clara