Onderzoekers van het Radboudumc (Nijmegen) gaan samen met Europese partners een AI-toepassing ontwikkelen die advies kan geven bij aandoeningen van het brein en de darmen. Voorbeelden hiervan zijn depressie, angst en overgewicht. Ook moet de AI-toepassing zoeken naar verbanden tussen die aandoeningen. Het onderzoeksproject HEREDITARY ontvangt 11 miljoen euro subsidie, waarvan bijna 1,3 miljoen euro voor het Radboudumc. Het project wordt gecoördineerd door de Universiteit van Padova, Italië.
Zorg van de toekomst: zo omschrijft Radboudumc het doel van het HEREDITARY-project. De nog te ontwikkelen AI-toepassing moet uiteindelijk op basis van grote hoeveelheden data advies geven voor de behandeling van een individuele patiënt. Bijvoorbeeld door een MRI-scan te vergelijken met zowel scans als complete medische dossiers van vergelijkbare gevallen.
Uiteenlopende typen gegevens
Momenteel is het voor bestaande toepassingen nog erg lastig dat de benodigde typen gegevens zeer uiteenlopend zijn. Denk daarbij aan (al dan niet gestructureerde) tekst, bloedwaarden, medische beelden en genetica. Reden voor de Europese partners om ondersteund door de Europese subsidie een AI-gebaseerde toepassing te ontwikkelen dat al die soorten data kan verbinden en analyseren.
Reden om zich te focussen op aandoeningen van de darmen en het brein, is dat die organen elkaar sterk beïnvloeden en verbanden dus erg interessant zijn, vertelt Francesco Ciompi, universitair hoofddocent Computationele Pathologie en onderzoeksgroepleider bij de afdeling Pathologie van het Radboudumc. Het systeem gaat op zoek naar patronen in de data: bijvoorbeeld of bepaalde aandoeningen vaak tegelijk voorkomen.
Voeden AI-toepassing
Data om de toepassing – computersysteem in de woorden van het Radboudumc - mee te ontwikkelen, is er genoeg. In een eerder EU-project verzamelde Ciompi al 20.000 gedigitaliseerde microscopieplaatjes van darmpoliepen en biopten. Medeonderzoekers Annemarie Boleij en Nils Kohn gebruiken analyses van darmbacteriën, genetische informatie en een grote hoeveelheid MRI-scans van de hersenen, die verzameld zijn in de Healthy Brain Study, gefinancierd door de Reinier Post Stichting. De onderzoekers gaan alle data koppelen. Het hele EU-project neemt nog meer data en invloeden mee, bijvoorbeeld luchtvervuiling.
De toepassing omvat straks meerdere algoritmes, die kunnen leren van bovengenoemde data. De algoritmes worden gehost op het door het Radboudumc ontwikkelde Grand Challenge platform. “Het Research Software Engineering team bouwde dit platform voor wereldwijde wedstrijden wie het beste algoritme kan ontwikkelen voor de analyse van medische beelden, zoals CT- of MRI-scans’, stelt Ciompi. “Maar het platform kan ook algoritmes en data hosten en op verschillende manieren beschikbaar stellen. Nu staan daar medische beelden en digitale coupes van pathologie, maar binnen het project breiden we uit met genetica.”
Gebruik van federated learning
Ciompi benadrukt dat er binnen het project steeds meer gebruik gemaakt wordt van ‘federated learning’ om AI algoritmes te trainen en data beschikbaar te maken. Dit moet het eenvoudiger maken om met behoud van privacy grootschalig data te gebruiken. “Bij federated learning gaan algoritmes via het platform virtueel op bezoek bij verschillende ziekenhuizen, en leren daar ter plekke van de medische data, zonder dat die data het ziekenhuis verlaten.”
Uiteindelijk moeten de diverse algoritmen artsen helpen bij het geven van individueel advies. Ciompi hierover: “Het computersysteem kan bijvoorbeeld verschillende data over de hersenen en het brein, zoals een MRI-scan, darmbiopt of ontlastingssample van een individuele patiënt, vergelijken met scans en medische dossiers van vergelijkbare gevallen.” Het systeem kan daarna artsen helpen bij de diagnose, de prognose, bepalen of er links zijn met andere aandoeningen, en suggesties doen voor een behandeling.
Over HEREDITARY
Het project HEREDITARY ontvangt 11 miljoen euro subsidie, waarvan bijna 1,3 miljoen euro voor het Radboudumc. Het project wordt gecoördineerd door de Universiteit van Padova, Italië. De te onderzoeken aandoeningen zijn hersenziektes, zoals ALS, MS, Parkinson, depressie, angst, ADHD en Alzheimer, en darmaandoeningen, waaronder ontstekingsziekten in de darm, suikerziekte en overgewicht.
