کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی

در این مقاله میخوانید:
هوش مصنوعی این روزها در هر جایی دیده میشود و مشخصاً زمینه بسیار مهمی مانند پزشکی هم از این فناوری منحصر به فرد بیبهره نمانده است. البته زمانی که صحبت از کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی میشود، هر کس تصور متفاوتی دارد؛ یکی به رباتهایی فکر میکند که در حال معاینه انسان هستند و دیگری کاربرد آن را در حال کمک به جامعه پزشکی برای تشخیص و درمان بیماری میداند.
در مجموع چیزی که روشن است، این بوده که هوش مصنوعی در حال ایجاد انقلابی در دنیای پزشکی و سلامت است و در بسیاری از کشورها همین حالا هم این انقلاب را ایجاد کرده است. از این رو آگاهی از ویژگیها، مزایا و کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی نه تنها برای پزشکان، پرستاران و علاقمندان به حوزه فناوری هوش مصنوعی، بلکه برای تمامی افراد بدون شک امری ضروری به حساب میآید. در نتیجه در ادامه این مطلب هر آنچه که باید در خصوص این کاربرد و اهمیت آن بدانید را شرح خواهیم داد.
تاریخچه هوش مصنوعی در پزشکی
برخلاف انتظار، تاریخچه هوش مصنوعی در پزشکی به دو یا سه سال پیش باز نمیگردد، این تاریخچه از بیش از ۶۰ یا ۷۰ سال پیش آغاز میشود. در ابتدا در سال 1955 واژه هوش مصنوعی در یک کنفرانس دانشگاهی مطرح شد و شاید در آن کمتر کسی تصور میکرد که روزی این مفهوم بتواند در پزشکی نقشی مهم ایفا کند و حتی به اتاقهای جراحی راه پیدا کند. با این حال، در همان دهههای نخست دانشمندان به دنبال شبیهسازی فرآیندهای فکری انسان برای تحلیل دادههای پزشکی بودند.
در دهه 1970 هم این تلاشها به طراحی سیستمهای خبرهای مانند MYCIN منجر شد که برای تشخیص و درمان عفونتهای باکتریایی به کار میرفت. این اولین جرقههای ورود هوش مصنوعی به دنیای پزشکی بود و به این ترتیب با هوش مصنوعی در پزشکی، دیگر تصمیمگیریهای درمانی صرفاً به تجربه خود پزشکان محدود نمیشد و الگوریتمهایی هم پا به میدان گذاشتند که بر اساس دادههای موجود، در سلامت و درمان انسان نقش داشتند.
به طور کلی میتوان گفت دهههای بعدی، دوران بلوغ و جهش هوش مصنوعی در پزشکی بود. از دهه 1990 یادگیری ماشین توانست دادههای پیچیده را تحلیل کند و پزشکان را در تشخیص و پیشبینی بیماریها یاری دهد. البته شاید بتوان گفت مهمترین تأثیر هوش مصنوعی در پزشکی، ظهور یادگیری عمیق در دهه 2000 بود که راه را برای پردازش تصاویر پزشکی، تشخیص سرطان با دقتی خیرهکننده و حتی پیشبینی روند بیماریها هموار کرد.
این مسیر تا امروز ادامه دارد و هوش مصنوعی دیگر تنها مانند یک ابزار جانبی نبوده و با در نظر گرفتن مهمترین کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی، این فناوری نقشی اساسی را در بسیاری از زمینههای پزشکی به عهده دارد.
مهمترین کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی چیست؟
به هر حوزهای که نگاهی میاندازیم، هوش مصنوعی در آن ورود کرده و امروزه با بهترین دورههای هوش مصنوعی، در دسترس عموم قرار دارد. حالا هم در حوزه سلامتی به یکی از مهمترین ابزارها تبدیل شده است. به عبارتی، هوش مصنوعی در پزشکی مرزهای جدیدی را فتح کرده و بسیاری از محدودیتها، مشکلات و دردسرهایی که در این زمینه برای متخصصین وجود داشتند را از بین برده است. مجموعاً از تشخیص بیماریهای نادر و پیشبینی حملات قلبی تا بهینهسازی جراحیها، این فناوری با سرعتی چشمگیر در حال تغییر شیوههای سنتی درمان است:
1. هوش مصنوعی در تشخیص بیماری
پزشکان همیشه برای تشخیص بیماریها به تجربه، دانش و ابزارهای خاص خود وابسته بودهاند؛ اما حالا هوش مصنوعی در پزشکی تمام این ابزارها را کنار زده و به بهترین ابزار تبدیل شده است. این ابزار برای پزشک در تشخیص بیماری میتواند مانند قلم برای نویسنده باشد؛ هر دو با یکدیگر کار را به بهترین شکل انجام میدهند چراکه هوش مصنوعی میتواند حجم وسیعی از دادههای پزشکی را در چند ثانیه پردازش کند.
سیستمهای مبتنی بر یادگیری عمیق قادرند تصاویر رادیولوژی، سیتیاسکن و امآرآی را بررسی کنند و علائمی را که حتی ممکن است از چشم پزشکان ماهر هم پنهان بماند، شناسایی کنند.
2. هوش مصنوعی در پیشبینی سریع
گاهی مهمتر از تشخیص یک بیماری، پیشبینی آن قبل از بروز علائم است و از این رو هوش مصنوعی در پزشکی کمک میکند که با بررسی دادههای بیماران از جمله سوابق پزشکی و تغییرات جزئی در علائم حیاتی، احتمال بروز مشکلاتی مانند سکته مغزی یا حملات قلبی را پیشبینی کند.
3. هوش مصنوعی در مهار و تشخیص کرونا
همه ما به خوبی سالهای دشوار و سخت کرونا را به خاطر داریم و میدانیم که همهگیری کرونا نشان داد تا چقدر فناوریهای پیشرفته میتوانند در بحرانهای جهانی نقش داشته باشند. حال به لطف کاربرد پایتون در هوش مصنوعی در این دوران، این فناوری حرفهای در برخی از کشورها به یک ابزار مهم برای تشخیص و کنترل بیماری تبدیل شد. برای مثال، این فناوری امکان پایش بیماران از راه دور را فراهم کرد و نیاز به مراجعه حضوری به بیمارستانها را کاهش داد؛ اتفاقی که باعث محافظت بیشتر از کادر درمان شد.
4. هوش مصنوعی در تولید دارو
فرآیند تولید دارو همیشه به سالها تحقیق و آزمایشهای پرهزینه نیاز داشته، اما هوش مصنوعی این روند را متحول کرده است. شرکتهایی مانند Verge Genomics از یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل دادههای ژنتیکی استفاده میکنند تا سریعتر و دقیقتر به ترکیبات دارویی مؤثر دست پیدا کنند.
5. هوش مصنوعی در درمان بیماریهای پوستی
تا به حال، حتی برای جوشهای صورت، به دکتر پوست مراجعه کردهاید؟ در این صورت میدانید که تشخیص مشکلات پوستی نیاز به دقت بالا و بررسی دقیق پوست دارد، هوش مصنوعی در پزشکی توانسته این فرآیند را سریعتر و دقیقتر کند. این فناوری با تحلیل هزاران تصویر پزشکی میتواند سرطان پوست، ضایعات پوستی و بیماریهایی مانند پسوریازیس را با دقت زیادی تشخیص دهد.
حتی برخی از مراکز خاص در کشورهای مختلف با ترکیب تصویربرداری بالینی و الگوریتمهای یادگیری عمیق، ابزارهایی توسعه دادهاند که به پزشکان کمک میکند تصمیمات بهتری در مورد بیماران خود بگیرند.
6. هوش مصنوعی در تشخیص بیماریهای نادر
زمانی که یک بیماری ساده باشد، برای مثال یک بیماری ساده آنفولانزا را در نظر بگیرید، پزشک با یک معاینه سریع و آسان آن را تشخیص داده و درمان مناسب را آغاز میکند. حال تمامی بیماریها به این شکل نیستند، برخی از آنها بسیار نادر و متفاوت بوده که حتی به مدتها بررسی و معاینه مکرر به کمک یک تیم پزشکی بزرگ و خبره نیاز دارند.
حال در این راستا هوش مصنوعی میتواند با پردازش حجم عظیمی از دادههای ژنتیکی و پزشکی، نشانههای این بیماریها را شناسایی کرده و روند تشخیص را تسریع کند. حال بیمارانی که سالها در انتظار یک تشخیص قطعی بودهاند، میتوانند با استفاده از تحلیلهای مبتنی بر هوش مصنوعی و پرسیدن سؤال از هوش مصنوعی، درمانهای بهتری دریافت کنند.
7. هوش مصنوعی در مدیریت اطلاعات پزشکی
هر بیمارستان روزانه با حجم عظیمی از اطلاعات پزشکی، سوابق بیماران و دادههای آزمایشگاهی مواجه است. مدیریت این دادهها به شیوه سنتی زمانبر بوده و حتی امکان خطا هم وجود دارد؛ اما هوش مصنوعی در پزشکی این مشکل را برطرف کرده است. درست مانند کاربرد پایتون در پزشکی، یک مورد ساده از کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی این بوده که میتواند اطلاعات پزشکی را دقیق دستهبندی، ذخیره و تحلیل کند.
8. هوش مصنوعی در پرستاری از بیماران
جالب به نظر میرسد، اما در حقیقت رباتهای هوشمند و دستیارهای مجازی دیگر فقط در فیلمهای علمی-تخیلی وجود ندارند. در برخی بیمارستانها، سیستمهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای پایش وضعیت بیماران و سایر امور مربوط به پرستاری در حال استفاده هستند و بیمارستان استنفورد در ایالات متحده یک نمونه آن است.
9. هوش مصنوعی در مدیریت بیمارستانها
البته که کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی بسیار گستردهتر از این موارد مذکور بوده و تنها به تشخیص و درمان محدود نمیشود و حتی مدیریت بیمارستانها را هم دستخوش تغییر کرده! در موارد متنوعی مانند مدیریت منابع بیمارستانی و پیشبینی میزان نیاز به تختهای بیمارستانی، این فناوری کمک کرده تا خدمات درمانی بهتر و هزینههای اضافی کاهش پیدا کند.
10. هوش مصنوعی در تصویربرداری پزشکی
تصویربرداری پزشکی یکی از حوزههایی است که هوش مصنوعی تأثیر فوقالعادهای بر آن گذاشته است. این فناوری میتواند کیفیت تصاویر رادیولوژی، امآرآی و سیتیاسکن را بهبود ببخشد، دادهها را سریعتر پردازش کند و مواردی را که ممکن است از دید پزشکان پنهان بمانند، شناسایی کند. نتیجه این پیشرفت، افزایش دقت تشخیص و کاهش نیاز به آزمایشهای تهاجمی است.
11. هوش مصنوعی در ارائه درمانهای شخصیسازیشده
همانطور که میدانید، هر بیمار شرایط خاص خود را دارد و یک روش درمانی میتواند برای همه مؤثر نباشد. حتی در زندگی روزمره هم دیدهایم که یک مسکن میتواند سردرد فردی را آرام کند و فرد دیگری به مسکن دیگری نیاز دارد!
از این رو هوش مصنوعی در پزشکی با تحلیل دادههای ژنتیکی و سبک زندگی افراد، میتواند درمانهایی شخصیسازیشده ارائه دهد. در نتیجه داروها و روشهای درمانی بر اساس ویژگیهای منحصر هر فرد تعیین میشود که در نهایت به نتایج بهتر و عوارض کمتر منجر میشود.
12. هوش مصنوعی در جراحی و اتاق عمل
هوش مصنوعی در حال حاضر حتی در حال ورود به اتاقهای عمل بوده و به نظر میرسد هیچ زمینهای در پزشکی را بدون تأثیر رها نکرده! شاید حتی درست مانند فیلمها، در آیندهای نه چندان دور، رباتهای جراح با دقتی فوقالعاده میتوانند در جراحیهای پیچیده، مانند جراحیهای مغز و قلب، کمک کنند. این فناوری تا حدود زیادی ریسک خطاهای انسانی را کاهش میدهد و به پزشکان هم کمک شایانی میکند.
تشخیص بیماری با هوش مصنوعی
اگر بخواهیم تمام موارد مذکور کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی را در کنار یکدیگر بسنجیم، مشخصاً استفاده از آن در تشخیص بیماری مهمترین کاربرد بوده که حتی میتواند در این زمینه انقلابی ایجاد کند. این کاربرد میتواند سلامت و درمان انسان را به مرحله دیگری ببرد و حتی زندگی سالمتر و بهتری را برای آنها رقم بزند؛ به شرطی که پرامپتنویسی، توسعه و استفاده صحیح از این فناوری هم در حین گسترش آن، آموزش داده شود!
- تشخیص آلزایمر: برای مثال، مدلهای یادگیری عمیق توانستهاند نشانههای آلزایمر را ۱۵ تا ۲۰ سال پیش از ظهور علائم قطعی تشخیص دهند؛ درست همان زمانی که هنوز فرصت کافی برای مداخلههای درمانی وجود دارد!
- پیشبینی بیماری: سیستمهای هوش مصنوعی با تحلیل دادههای آزمایشگاهی و تصویربرداری پزشکی قادر هستند نشانههای اولیه بیماریهایی مانند سرطان سینه، دیابت و بیماریهای قلبی را شناسایی کنند.
- تشخیص اولیه: نمونههای در دسترس عموم، مانند اپلیکیشنهای پزشکی مبتنی بر هوش مصنوعی، امکان ارزیابی اولیه بیماریها را فراهم کردهاند. برای نمونه این ابزارها میتوانند با تحلیل تصاویر پوست، بیماری را تخمین بزنند یا با بررسی علائم روزانه، فرد را نسبت به مشکلات احتمالی قلبی یا تنفسی آگاه کنند.
البته این پیشرفت تنها در صورتی میتواند بیشترین تأثیر را داشته باشد که توسعه، بهینهسازی و استفاده از هوش مصنوعی در پزشکی به درستی مدیریت شود. در نتیجه هوش مصنوعی در پزشکی اگر به درستی استفاده شود، میتواند یک همراه هوشمند برای پزشکان باشد که دقت و سرعت تصمیمگیری آنها را به سطحی بیش از هر زمان دیگری برساند.
کاربرد یادگیری ماشین در پزشکی
به طور خلاصه یادگیری ماشین در پزشکی مثل یک نوار ضبط جادویی است که به دستگاههای هوش مصنوعی کمک میکند که صداها و تصاویر را تحلیل کنند و از دل این دادههای بیپایان، راهحلهای شگفتانگیز برای بیماران یا خود پزشکان پیدا کنند.
برای مثال با بررسی و تجزیه و تحلیل دادهها به کمک یادگیری ماشین، هوش مصنوعی در تشخیص سرطان، آلزایمر و دیگر بیماریها به قدری دقیق عمل میکند که در برخی مواقع حتی میتواند علائم را پیش از آنکه به صورت ظاهری نمایان شوند، شناسایی کند.
در مجموع این پیشرفتها به خوبی نشان میدهند که یادگیری ماشین میتواند به عنوان یک معاینه جدید و پیشرفته به پزشکان کمک کند تا از همان ابتدای معاینه و تشخیص، با دقت بیشتری مسیر درمان را تعیین کنند.
تولید دارو با هوش مصنوعی
دلیل نفس کشیدن همه ما در این لحظه، کشف دارو بوده است! در غیر این صورت نسل انسان هم مانند دایناسورها سالها پیش منقرض شده بود. به همین دلیل کاربرد هوش مصنوعی در تولید دارو اهمیت بالایی دارد و این فناوری کشف داروهای جدید به جای تکیه بر روشهای سنتی به الگوریتمها و دادهها میپردازد تا ترکیبات شیمیایی جدیدی را پیدا کند.
این رویکرد مثل استفاده از یک نقشه پیچیده است که گویا به شکل جادویی میتواند مسیری کوتاهتر، سریعتر و بهتری برای درمان بیماریها پیدا کند. دادههای جمعآوری شده توسط شبکههای عصبی و الگوریتمهای یادگیری ماشین، به محققان کمک میکنند تا مشخص کنند که کدام ترکیبها بیشترین پتانسیل درمانی را دارند و چگونه میتوان از آنها برای ساخت داروهای جدید بهره برد.
در واقع هوش مصنوعی مانند یک دستیار همه چیز تمام میتواند میلیاردها داده را در کمتر از چند ثانیه بررسی کند و ترکیبهای جدیدی بسازد که به احتمال زیاد در روشهای سنتی کشف دارو به سختی میتوانستیم به آنها دست یابیم. در نتیجه این کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی به ساخت داروهایی کمک میکند که برای نیازهای خاص بیماران طراحی شدهاند.
هوش مصنوعی و کمک به تصمیمات پزشکان
همانطور که همه ما به خوبی میدانیم پزشکان، هرچند هم ماهر و باتجربه باشند، در عین حال محدودیتهایی دارند که بخشی از طبیعت انسانی است؛ اما هوش مصنوعی به شکلی طراحی شده که تمامی جوانب مرتبط را بدون فراموشی یا هر چیز دیگری، در نظر بگیرد.
به این ترتیب در خصوص هوش مصنوعی و کمک به تصمیمات پزشکان، این سیستمها علائم و نتایج آزمایشهای بیمار را همزمان تحلیل میکنند و موارد پیچیدهای را که شاید در نگاه اول قابل مشاهده نباشد، کشف کرده و ارزیابی میکنند. این قابلیت هوش مصنوعی در پزشکی میزان خطاهای انسانی را کاهش داده و احتمال در نظر نگرفتن یک عامل مهم را کمتر میکند.
کتاب هوش مصنوعی در پزشکی
میخواهید نحوه استفاده از هوش مصنوعی در پزشکی یا حتی زمینههای دیگر را یاد بگیرید؟ علاوه بر دورههای کورسرا با زیرنویس فارسی که به بهترین شکل کاربرد هوش مصنوعی در پزشکی را آموزش میدهند، کتابهای گوناگونی هم در این زمینه عرضه شدهاند. به طور کلی برخی از این کتابها و نویسندگان آنها شامل چنین مواردی است:
- کتاب هوش مصنوعی در پزشکی و سلامت از عباس محمدی
- کتاب کاربرد هوش مصنوعی از دکتر فراهانی و مهندس نواحی
الگوریتمهای هوش مصنوعی در پزشکی
به طور کلی میتوان گفت تمامی موارد کاربردهای هوش مصنوعی در پزشکی به لطف الگوریتمهای خاصی امکانپذیر شدهاند. برای نمونه یادگیری ماشین و یادگیری عمیق از جمله فناوریهایی هستند که دادههای پیچیده پزشکی را تحلیل کرده و الگوهای پنهان را شناسایی میکنند. حتی الگوریتم شبکههای عصبی مصنوعی که از ساختار مغز انسان الهام گرفته شدهاند، در تصاویر پزشکی مثل سیتیاسکن، ام آر آی و … برای تشخیص یا تجزیه و تحلیل دادهها استفاده میشوند. برخی دیگر از الگوریتمهای هوش مصنوعی در پزشکی چنین مواردی را شامل میشوند:
- شبکههای عصبی بازگشتی (RNN)
- درخت تصمیم (Decision Tree)
- یادگیری ماشین (Machine Learning)
- شبکههای عصبی پیچشی (CNN)
- مدلهای یادگیری عمیق (Deep Learning)
- الگوریتمهای پردازش زبان طبیعی (NLP)
- الگوریتمهای خوشهبندی (Clustering)
- ماشین بردار پشتیبان (SVM)
مزایای هوش مصنوعی در پزشکی
پزشکی همیشه به دقت، سرعت و تصمیمگیری درست نیاز داشته؛ اما مشخصاً وقتی پای حجم انبوهی از دادهها، تشخیصهای پیچیده و نیاز به درمان سریع وسط باشد، محدودیتهای انسانی آشکار میشود و این امر هم طبیعی است. با این حال پزشکان میتوانند از هوش مصنوعی با این مزایا استفاده کنند و کیفیت و دقت خدمات خود را چندین برابر کنند:
1. بسیاری از امور را خودکارسازی میکند:
هوش مصنوعی در پزشکی مانند نیرویی است که ساعتهای بیپایان کار، تحلیل داده و حتی بررسی اولیه بیماران را به ثانیههایی کوتاه تبدیل میکند. پزشکان و پرستاران زحمتکش لازم نیست ساعتهایی طولانی کار انجام بدهند و میتوانند با کمک الگوریتمهای بدون خستگی، پروندههای پزشکی را تحلیل و علائم حیاتی را پایش کنند.
2. امنیت و کیفیت خدمات را افزایش میدهد:
در جهانی که اطلاعات پزشکی هر لحظه در حال افزایش است، هوش مصنوعی مثل یک دیدهبان همیشه بیدار، دادهها را پایش میکند تا هیچ چیز از چشم پزشکان دور نماند.
3. به پیشبینی بیماری کمک میکند:
همانطور که اشاره کردیم، هوش مصنوعی در زمینه پیشبینی حرفهای پرکاربردترین است! حتی زمانی که خود بدن علائم خاصی نشان نداده، هوش مصنوعی میتواند این پیامهای نامرئی را بخواند! تشخیص احتمال حمله قلبی با تحلیل دادههای زیستی یکی از مثالهای مهم این زمینه است.
4. دستیاری مطمئن برای پزشکان است:
در شلوغترین بخشهای بیمارستان و زمانی که تصمیمگیریهای حیاتی و مهمی برای مثال برای یک بیمار تصادفی در کسری از ثانیه اتفاق میافتد، هوش مصنوعی مانند یک دستیار پزشک حرفهای وارد عمل میشود. ارائه پیشنهادهای درمانی، تحلیل تصاویر پزشکی و حتی کمک در جراحیهای رباتیک، گوشهای از کارهایی است که میتواند انجام دهد.
5. خطاهای پزشکی را کاهش میدهد:
تمامی ما انسان هستیم و خطا کردن هم بخشی از زندگی ما است. با این حال در زمینه پزشکی یک اشتباه کوچک میتواند سرنوشت بیمار را تغییر دهد. پس نباید در استفاده از هوش مصنوعی درنگ کرد! این هوش، همانطور که نامش روی آن است، مصنوعی بوده و به همین دلیل کاملاً بر اساس اطلاعات و دادهها کار میکند و از این رو مانند فراموش کردن یا خستگی در امان است.
6. درمان و تشخیص سریعتر را ممکن میکند:
به لطف الگوریتمهای یادگیری ماشین، تشخیص سرطان در مراحل ابتدایی، شناسایی سریع عفونتها و حتی تحلیل نتایج آزمایشها در لحظه انجام میشود.
7. مراقبت بیشتری برای بیمار رقم میزند:
هوش مصنوعی تنها یک ابزار تحلیلی نیست. هدف اصلی کمک به پزشکان و بیماران بوده و برای مثال سیستمهای مانیتورینگ هوشمند بدون خستگی و نیاز به خوابیدن مراقب بیمار هستند.
آینده هوش مصنوعی در پزشکی
پزشکی همیشه یک علم پیشرو بوده، اما با ورود هوش مصنوعی، آیندهای درخشانتر از همیشه پیش روی آن قرار گرفته است. این فناوری در آینده مسیرهای کاملاً جدیدی در کشف دارو، جراحیهای خودکار و حتی تعامل هوشمند با بیماران باز خواهد کرد. البته این آینده تنها زمانی محقق میشود که متخصصین پزشکی، دانشمندان و تحلیلگران در کنار هم این فناوری را با دقت و حساسیت لازم توسعه دهند.
هوش مصنوعی در پزشکی ایران
کاربردهای زیادی برای هوش مصنوعی در پزشکی را مطرح کردیم؛ اما همانطور که میدانید، همه این کاربردها در ایران وجود ندارد. با این حال برخی از پزشکان در حال بهرهمندی از این ابزار هستند. تحلیل تصاویر پزشکی به کمک الگوریتمهای یادگیری عمیق، پیشبینی الگوهای شیوع بیماریها، مدیریت بهتر بیمارستانها و حتی توسعه داروهای جدید از جمله کاربردهایی بوده که در حال گسترش هستند.
در نهایت اگر شما هم به این زمینه علاقمند هستید، دورههای هوش مصنوعی کورسرا در علم از نو بهترین نقطه برای آغاز است!
دیدگاهتان را بنویسید