آندرس اینمان: تجسم انفجار اطلاعات پزشکی

صحبتم را با یک چالش شروع میکنم، چالش برخورد با اطلاعات. اطلاعات پزشکی‌ که اجباراً با آنها (اطلاعات) سرو کار داریم. این واقعا چالش بزرگی برای ماست. و این وبال گردن ماست. این یک دستگاه توموگرافی کامپیوتری است-- یک دستگاه CT. دستگاهی خارق العاده است. از اشعه X استفاده می کند، پرتوهای اشعه X که با سرعت بالا به دور بدن انسان می‌ چرخند. گذشت از درون کل دستگاه تقریبا ۳۰ ثانیه طول می کشد و حجم بسیار زیادی از اطلاعات تولید می کند که از دستگاه خارج می شود. بنابراین این یک دستگاه فوق العاده است که ما می توانیم استفاده کنیم برای بهبود وضعیت سلامت. ولی همانطور که گفتم یک چالش نیز برای ما محسوب می شود. و چالش حقیقتا در این تصویری که اینجاست یافت می شود. انفجار اطلاعات پزشکی است که ما الان با آن مواجهیم. ما با این مشکل رو به رو هستیم. و بگذارید مقداری به عقب بر گردم.
بیایید به چند سال قبل بازگردیم و ببینیم آن موقع چه اتفاقی افتاد. این دستگاه ها که ظاهر شدند-- آغاز ورودشان در دهه ی ۷۰-- آنها بدن انسان را اسکن می کردند، و حدودا ۱۰۰ تصویر تولید می کردند از بدن انسان. و من برای شفافیت موضوع این اجازه را به خودم دادم، تا آنها را به برش های داده ترجمه کنم. چیزی معادل ۵۰ مگابایت شد، که مقداری کوچک است، در مقایسه با اطلاعاتی‌ که این روزها میتوانیم روی دستگاه‌های موبایل معمولی‌ استفاده کنیم. اگر این مقدار داده را به کتابچه تلفن ترجمه کنید، چیزی حدود یک توده‌ای یک متری از کتابچه تلفن میشود. در مقایسه با کاری که امروز می کنیم با این دستگاه هایی که در اختیار داریم، می توانیم در عرض چند ثانیه، ۲۴،۰۰۰ تصویر از بدن انسان به دست آوریم. و این معادل ۲۰ گیگا بایت داده است، یا ۸۰۰ کتابچه تلفن. و این توده ارتفاعی برابر ۲۰۰ متر خواهد داشت. چیزی که قرار است اتفاق بیفتد-- و ما آن را می بینیم، آغازکننده ی -- یک روند تکنولوژیست که اکنون در حال وقوع است که ما شروع به دیدن تغییر موقعیت با زمان نیز کرده ایم. بنابراین ما تحرکات بدن را نیزمی گیریم. و فقط فرض کنید که ما برای مدت ۵ ثانیه داده جمع آوری کنیم، و این برابر خواهد بود با ۱ ترابایت داده. معادل ۸۰۰ هزار کتاب و ۱۶ کیلومتر کتابچه تلفن. این فقط برای یک بیمار و یک سری داده است. و این چیزی است که ما باید با آن دست و پنجه نرم کنیم.
پس این چالش بزرگیست که با آن روبه رو هستیم. امروز این مقدار ۲۵،۰۰۰ تصویر است. روزهایی را تصور کنید که رادیولوژیست ها این کار را انجام می دادند. باید ۲۵،۰۰۰ تصویر را کنار هم می‌‌گذاشتند، ااینطوری می‌‌کردند که « ۲۵،۰۰۰( تصویر)، خوبه، خوبه» "آها مشکل اینجاست." دیگر نمی توانند این کار را انجام دهند، غیر ممکن است. پس ما باید کاری انجام دهیم تا مقداری هوشمندانه تر از این باشد. بنابراین کاری که ما انجام می دهیم این است که تمام این برشها را کنار هم میگذاریم. تصور کنید که بدن خود را در تمام این جهت ها برش داده اید، و بعد می خواهید برش ها را دوباره کنار هم بگذارید درون یک توده ی از داده، یک قالب داده. این چیزی است که ما انجام می دهیم. پس این گیگابایت یا ترابایت داده را ما درون این قالب ها می گذاریم. ولی بدیهی است که قالب داده فقط محتوی مقدار اشعه X است که از هر نقطه ی بدن انسان جذب شده است. پس کاری که باید بکنیم این است که روشی پیدا کنیم تا بتوانیم به چیزهایی که می خواهیم نگاه کنیم و چیزهایی که نمی خواهیم به آنها نگاه کنیم را محو کنیم. پس تبدیل داده ها به چیزی که شبیه این باشد. و این همان چالش است. این یک چالش بزرگ برای ماست.
با استفاده از کامپیوترها، با اینکه روز به روز سریعتر و بهتر می شوند، استعمال گیگابایت ها داده یک چالش محسوب می شود، ترابایت ها داده و استخراج اطلاعات مربوطه. من می خواهم به قلب نگاه کنم، می خواهم به رگهای خونی نگاهی بندازم، به کبد نگاه کنم، یا حتی در بعضی موارد یک غده پیدا کنم. پس اینجا جایی است که عزیز من وارد بازی می شود. این دختر من است. این (عکس) از ۹ صبح امروز است. او در حال بازی با یک بازی کامپیوتری است. فقط ۲ سال دارد، و او واقعا از این کار لذت می برد. او عامل اصلی‌ در پس پیشرفتهای واحدهای پردازش گرافیکی است. تا زمانی که بچه ها بازی های کامپیوتری انجام می دهند، گرافیک بهتر و بهتر می شود. پس لطفا به خانه بروید و به کودکانتان بگویید تا بازی های بیشتری انجام دهند، چون آن چیزی است که من می خواهم.
بنابراین چیزی که درون این دستگاه است مرا قادر به انجام کارهایی می کند که در حال انجام آنها هستم با داده های پزشکی. پس کاری که من می کنم استفاده از این دستگاه های جالب کوچک است. میدانید، در گذشته شاید 10 سال پیش بود وقتی سرمایه لازم را بدست آوردم تا اولین کامپیوتر گرافیکی ام را بخرم. دستگاه غول آسایی بود. قفسه هایی بود از پردازشگرها، ذخیره و همه چیزهای دیگر. حدود یک میلیون دلار برای آن دستگاه پرداختم. امروز آن دستگاه تقریبا سرعتی برابر آی-فون من دارد. هر ماه کارتهای گرافیکی تازه ای بیرون می آیند. و اینجا تعداد کمی از آخرین نمونه های در بازار است-- NVIDIA، ATI، Intel نیز در بازار هستند. با چند صد دلار می توانید از اینها بگیرید و در کامپیوتر خود قرار دهید، و میتوانید کارهای فوق العاده ای با آنها ( کارتهای گرافیکی) انجام دهید. پس این چیزی است که ما را قادر می سازد تا با انفجار داده ها در پزشکی مقابله کنیم، در کنار هم با کارهایی واقعا زیرکانه از نظر الگوریتمها-- فشرده سازی اطلاعات، استخراج اطلاعات مربوطه ای که مردم روی آنها تحقیقات انجام می دهند.
قصد دارم نمونه هایی از کارهایی که میتوانیم انجام دهیم را نشانتان دهم. این داده هایی است که از یک دستگاه سی-تی گرفته شده است. میتوانید ببینید که این یک مجموعه داده کامل است. یک خانم است. می توانید موها را ببینید. میتوانید ساختارهای شخصی این خانم را ببینید. میتوانید پراکندگی های اشعه X را ببینید روی دندان، فلز داخل دندانها. آن جایی است که آرتیفکت ها ظاهر می شوند. ولی به صورت کاملا تعاملی با کارتهای گرافیکی استاندارد روی یک کامپیوتر معمولی، می توانم یک صفحه برشی بگذارم. و البته تمام داده ها داخل آن است، پس میتوانم شروع به چرخاندن کنم، میتوانم از زوایای مختلف به آن نگاه کنم، و میتوانم ببینم این خانم مشکلی داشته است. او خون ریزی مغزی داشته است، و این مشکل با یک استنت کوچک حل شده است، یک گیره ی فلزی کوچک که رگ را نگه می‌‌دارد. و فقط با تغییر عملکردها، میتوانم تصمیم بگیرم چه چیز محوتر خواهد شد و چه چیز قابل دیدن است. میتوانم به ساختار جمجمه نگاه کنم، و میتوانم ببینم که بله، اینجا جاییست که جمجمه ی زن را گشوده اند، و آن جاییست که از آن داخل شدند. پس اینها تصاویری فوق العاده اند. تفکیک پذیری واقعا بالایی دارند، و واقعا به ما نشان می دهند چه کارهایی میتوانیم بکنیم با کارتهای گرافیکی استاندارد امروزی.
حال ما واقعا از این استفاده کرده ایم، و ما تلاش کرده ایم مقدار زیادی داده را درون سیستم بفشاریم. و یکی از کاربردهایی که ما روی آن کار کرده ایم-- و در سطح جهانی نیز کشش ایجاد کرده-- کاربرد کالبدشکافی مجازی است. پس دوباره، با نگاهی بر مجموعه داده های بسیار بسیار عظیم، شما دیدید که ما قادر به انجام اسکن کلی بدن هستیم. ما جسد را از درون سی‌-تی اسکن رد می‌‌کنیم، و فقط در چند ثانیه میتوانیم مجموعه داده ی کل بدن را داشته باشیم. این یک نوع کالبدشکافی مجازی است. و شما میتوانید ببینید که من چطور به تدریج لایه به لایه پایین میروم. اول شما کیسه را دیدید که جسد در آن قرار داشت، سپس من پوست او را بر می‌‌دارم ، میتوانید ماهیچه ها را ببینید و سرانجام میتوانید اسکلت این زن را ببینید.
در این لحظه، من میخواهم تاکید کنم که با کمال احترام برای افرادی که نشان خواهم داد به شما مواردی از کالبدشکافی مجازی را نشان خواهم داد. پس با نهایت احترام برای افرادی که در شرایطی سخت جان سپرده اند که من این تصاویر را به شما نشان میدهم. در مورد پزشکی قانونی-- و این جالب است که تقریبا ۴۰۰ مورد تا به حال فقط در قسمتی از سوئد که من از آنجا هستم تحت بررسی های کالبدشکافی مجازی قرار گرفته است در چهار سال گذشته. پس این یک روال عادی خواهد شد . پلیس تصمیم خواهد گرفت-- عصر، هنگامی که یک مورد جدید می آید-- آنها تصمیم میگیرند که خوب، آیا این موردی است که نیاز به کالبدشکافی داشته باشیم؟ بین ساعت شش و هفت صبح، بدن درون کیسه ی منتقل می شود به مرکز ما و توسط یکی از اسکنرهای سی‌- تی اسکن میشود. سپس رادیولوژیست، همراه با آسیب شناس و گاهی کارشناس پزشکی قانونی، به داده ها نگاه میکند، و یک نشست مشترک برگزار میکنند. و سپس تصمیم میگیرند در کالبدشکافی فیزیکی بعد از آن چه کاری انجام دهند.
حال نگاهی داریم به تعدادی از این موارد، این یک موردی است که داشتیم. شما واقعا میتوانید جزئیات مجموعه داده ها را ببینید. تفکیک پذیری خیلی بالایی دارد. و این الگوریتم ماست که به ما اجازه میدهد روی تمامی جزئیات بزرگنمایی کنیم. و دوباره کاملا متعاملانه است. پس میتوانید چرخش دهید و چیزها را بلادرنگ ببینید روی این سیستمها. بدون اینکه توضیح زیادی در مورد این مورد بدهم، این یک تصادف رانندگی است، یک راننده ی مست به زنی اصابت کرد. و به راحتی هر چه تمام تر میتوانید آسیبهایی که به اسکلت وارد شده را ببینید. و دلیل مرگ شکستگی گردن است. و این زن در نهایت زیر ماشین تمام کرد، او به شدت کوبیده شده است در اثر این آسیب.
این یک مورد دیگر است، یک چاقوکشی. و این دوباره به ما نشان میدهد چه کار میتوانیم کنیم. خیلی راحت میتوانید فلز را ببینید که میتوانیم داخل بدن نشان دهیم. شما همچنین میتوانید فلز داخل دندان‌ها را نیز ببینید-- که در حقیقت پرکردگی دندانهاست-- به خاطر اینکه عملکرد را روی نمایش فلز تنظیم کرده ام تا تمام چیزهای دیگر (غیر از فلز) محوتر دیده شوند. این یک مورد خشن دیگر است. این واقعا شخص را نکشت. فرد با چاقوهایی که به قلبش اصابت کرده بود کشته شد، ولی آنها فقط چاقو را در بدن رها کردند با قرار دادن آن درون یکی از چشم ها. این یک مورد دیگر است. این واقعا برای ما جالب است چرا که ما را قادر میسازد چیزهایی مانند زخمهای چاقو را ببینیم. اینجا شما میتوانید ببینید که چاقو وارد قلب شده است. خیلی ساده میتوان دید که چطور هوا نشت می کرده است از یک قسمت به قسمت دیگر که در کالبدشکافی فیزیکی معمولی خیلی سخت میتوان دید. بنابراین خیلی خیلی کمک میکند به تحقیقات جرم شناسی برای تعیین علت مرگ، و در مواردی هدایت تحقیقات به مسیر درست تا قاتل واقعی معلوم شود.
این یک مورد دیگر است که به نظر من جالب است. اینجا میتوانید یک گلوله ببینید که درست کنار ستون مهره های شخص جا خوش کرده است. و کاری که ما کرده ایم تبدیل گلوله به یک منبع نور است، گلوله در حقیقت می‌ درخشد، و پیدا کردن این قطعات را خیلی آسان می سازد. در طول یک کالبدشکافی فیزیکی، اگر شما بخواهید به دنبال این قطعات درون بدن کند و کاو کنید، واقعا کار سختی خواهد بود.
یکی از چیزهایی که من واقعا خیلی خوشحالم که امروز به شما نشان بدهم میز کالبدشکافی مجازی ما است. این یک دستگاه لمسی است که ما طراحی کرده ایم بر اساس این الگوریتم ها، با استفاده از استانداردهای گرافیکی چیزی شبیه این است، فقط برای اینکه این حس به شما منتقل شود که به چه شکل است. حقیقتا بسان یک آی-فون عمل میکند. ما تمام اشاراتی که میتوانید روی میز انجام دهید را پیاده کرده ایم، و میتوانید به چشم یک واسط لمسی غول آسا به آن نگاه کنید. پس اگر قصد خرید یک آی-پد داشتید، فراموشش کنید، این چیزی است که شما میخواهید. استیو(جابز)، امیدوارم اینو شنیده باشی‌، این یک دستگاه کوچک خیلی عالی است. اگر امکانش را داشتید لطفا امتحانش کنید. واقعا یک تجربه ی عملی است. پس این کششی ایجاد کرده است و ما سعی در گسترده شدن آن داریم و تلاش میکنیم برای اهداف آموزشی از آن استفاده کنیم، و همچنین شاید در آینده، در موقعیت های کلینیکی بیشتر. یک ویدئوی یوتیوب هست که میتوانید بارگذاری کنید و این را تماشا کنید، اگر بخواهید اطلاعات را به سایر مردم هم منتقل کنید درباره ی کالبدشکافی مجازی.
خیلی خوب، حالا که درباره ی لمس کردن صحبت میکنیم، بذارید بحث را به داده هایی واقعا تاثیرگذار بکشانم. در حال حاضرکمی علمی- تخیلی است، پس ما حقیقتا به آینده میرویم. این چیزی نیست که الان پزشکان در حال استفاده از آن باشند، ولی امیدوارم در آینده از آن استفاده کنند. چیزی که شما در سمت چپ میبینید یک دستگاه لمسی است. یک قلم مکانیکی کوچک است که در داخل قلم مانیتورهای [نا مفهوم] خیلی سریعی وجود دارد. پس من میتوانم پسخور(فیدبک) نیرو تولید کنم. هنگامی که به صورت مجازی داده ها را لمس میکنم، نیروهایی لمسی در قلم تولید می کند،در نتیجه من پسخور را دریافت خواهم کرد. در این موقعیت خاص، چیزی که داریم اسکن یک فرد زنده است. من این قلم را دارم و من به داده ها نگاه میکنم، و من این قلم را به سمت سر حرکت میدهم، و ناگهان احساس مقاومت میکنم. میتوانم پوست را احساس کنم. اگر کمی بیشتر فشار دهم میتوانم از پوست عبور کنم، و میتوانم ساختار استخوان داخل را حس کنم. اگر کمی بیشتر فشار دهم از استخوان هم رد میشوم، بالاخص در ناحیه ی گوش ها که استخوان خیلی نرم است. و سپس میتوانم مغز را حس کنم، و چیزی شل و ول مانند این است.
چیز خیلی عالی ای است. و برای اینکه پا را حتی فراتربگذاریم، این قلب است. و این نیز همچنین به خاطر اسکنرهای فوق العاده ی جدید می باشد، که در عرض ۰.۳ ثانیه، میتوانم کل قلب را اسکن کنم، و میتوانم با رزولوشن زمانی آن را انجام دهم. پس فقط با نگاه کردن به این قلب، میتوانم اینجا یک ویدئو پخش کنم. این کارلیوهان است، یکی از دانشجویان ارشد من که روی این پروژه کار می‌ کند. و او آنجا روبه روی دستگاه هپتیک نشسته است، سیستم پسخور نیرو، و قلم خود را به سمت قلب حرکت میدهد، و قلب اکنون روبه روی او در حال تپش است، پس او میتواند ببیند قلب چطور می تپد. او قلم را برداشته و به سمت قلب حرکت میدهد، و آن را روی قلب میگذارد، و سپس ضربان قلب یک بیمار زنده را حس میکند. سپس او میتواند چگونگی حرکت قلب را بررسی کند. او میتواند به داخل برود، با فشار به سمت داخل قلب، و حرکت دریچه های قلب را به واقع حس کند. و این به گمان من آینده ی جراحان قلب است. یعنی احتمالا از رویاهای سکسی! یک جراح قلب است که بتواند به درون قلب فرد بیمار برود قبل از انجام جراحی واقعی، و این کار را با داده هایی با رزولوشن بالا انجام دهد. این واقعا کاری شسته و رفته است.
حال در فضای علمی تخیلی باز هم فراتر میرویم. ما کمی در مورد MRI شنیدیم. این واقعا یک پروژه ی جالب است. MRI از میدان های مغناطیسی و فرکانسهای رادیویی استفاده میکند تا مغز یا هر قسمت دیگر بدن را اسکن کند. چیزی که ما از این بیرون میکشیم اطلاعاتی در مورد ساختار مغز است، ولی ما همچنین میتوانیم تفاوت خواص مغناطیسی خون اکسیژن دار و خونی که از اکسیژن خالی شده است را اندازه بگیریم. یعنی این امکان را داریم که فعالیت مغز را به تصویر بکشیم. این چیزی است که روی آن کار می‌ کنیم. شما مهندس تحقیقات، ماتس، را دیدید که به داخل سیستم MRI رفت، و او عینک حفاظ داری به چشم داشت. او می‌‌توانست درون این عینک‌ها چیزهایی را ببیند. یعنی‌ من میتوانستم چیزهایی را وقتی‌ او داخل اسکنر بود، به او نشان بدهم. و این مقداری ترسناک است، چون چیزی که ماتس میدید در واقع این است. او مغز خود را میبیند. ماتس در اینجا مشغول انجام کاری است. او احتمالا با دست راست خود اینجور میکند، چون سمت چپ مغز فعال شده است روی قشر مربوط به حرکت. و بعد او میتواند بی درنگ آن را ببیند. این تصویرسازی ها جدید و دست اول هستند. و این چیزی است که ما برای مدتی است که روی آن تحقیق میکنیم.
این یک رشته دیگر از مغز ماتس است. اینجا از او خواستیم از ۱۰۰ شروع کند و برعکس محاسباتی انجام دهد. اینطور میشمارد: «۱۰۰، ۹۷، ۹۴.» و بعد به سمت عقب پیش میرود. و شما میبینید که پردازنده ی کوچک ریاضی چطور اینجا درون مغزش کار میکند و کل مغز را روشن میکند. این فوق العاده است. میتوانیم در زندگی واقعی نیز آن را انجام دهیم. ما میتوانیم بررسی انجام دهیم. میتوانیم از او بخواهیم کارهایی انجام دهد. شما همچنین میتوانید ببینید که قشر بینایی در پس سر فعال شده است، چون آن جایی است که او میبیند، او مغز خود را میبیند. او همچنین دستورالعمل های ما را میشنود وقتی به او میگوییم کارهایی را انجام دهد. سیگنال در واقع در عمق مغز است، ولی از درون می درخشد، چون کل داده ها درون این حجم است. و فقط در یک ثانیه اینجا میبینید خیلی خوب، اینجا. ماتس، حالا پای چپت را تکان بده. او این طور میکند. برای ۲۰ ثانیه این طور میکند، و یک دفعه اینجا روشن میشود. پس ما در آن بالا فعالیت قشرحرکتی‌ (مغز) را داریم. این واقعا زیباست. و به عقیده ی من این یک ابزار فوق العاده است. و در ارتباط با صحبت پیشین اینجا، این چیزی است که میتوانیم به عنوان ابزار از آن استفاده کنیم تا به واقع بفهمیم نرون ها چطور کار میکنند و مغز چگونه کار میکند. و ما این کار را با کیفیت تصویری فوق العاده بالایی انجام میدهیم و با رزولوشنی بسیار سریع.
ما کمی سرگرمی هم در مرکز داریم. این یک اسکن CAT است-- پرتونگاری با کمک کامپیوتر. این یک شیر است از باغ وحش منطقه. خارج از نورشوپینگ در کولماردن، السا. او به مرکز آمد، و آنها بیهوشش کردند و او را مستقیما درون اسکنر قرار دادند. و بعد، صد البته کل مجموعه داده ها را (با انجام آزمایش) از شیر گرفتم. و من میتوانم تصاویر واقعا زیبایی مثل این بسازم. میتوانم لایه لایه پوست شیر را بر دارم. میتوانم به داخلش نگاه کنم. و ما در حال آزمایشاتی روی این بوده ایم. و من فکر میکنم این یک کاربرد فوق العاده برای آینده ی این تکنولوژی باشد چون در مورد آناتومی حیوانات اطلاعات خیلی کمی وجود دارد. چیزی که برای دامپزشکان در این مورد موجود است به نوعی اطلاعات پایه است. ما هر چیزی را میتوانیم اسکن کنیم، هر جانوری را. تنها مشکل جا دادن آنها درون ماشین است. اینجا یک خرس میبینید. جا دادنش کمی سخت بود. خرس حیوانی مهربان و در آغوش گرفتنی است. و بفرمایید. این بینی خرس است. و شاید بخواهید این را در آغوش بگیرید، تا زمانی که عملکرد را عوض کنید و به این نگاه کنید. حواستون به خرس باشد.
پس با آن، من میخواهم از تمام افرادی تشکر کنم که به من کمک کردند این تصاویر را تولید کنم. تلاش زیادی صرف انجام این کارها میشود، جمع آوری داده ها و ایجاد الگوریتم ها، نوشتن تمام برنامه های کامپیوتری. افرادی واقعا با استعداد(دخیل هستند). شعار من همیشه این است، من فقط افرادی را استخدام میکنم که باهوشتر از من باشند و اغلب این افراد باهوشتر از من هستند.
خیلی متشکرم.
(تشویق حضار)