Uzman astronot ultrasonu için yapay zekayı eklemeniz yeterli

Modern yörünge tıbbi kitlerinde yaygın olarak kullanılan ultrason cihazları, astronot rahatsızlıklarının veya bedensel değişikliklerin hızlı teşhisini kolaylaştırmaya yardımcı olur. Ancak tıbbi açıdan yararlı ultrason görüntüleri elde etmek için sahadaki uzmanların gerçek zamanlı rehberliğine ihtiyaç vardır. Astronotlar aya veya güneş sisteminin daha içlerine gittiklerinde, zaman gecikmesi nedeniyle bu tür bir rehberlik artık pratik olmayacaktır. ESA liderliğindeki yeni bir proje, astronotların kendi başlarına uzman kalitesine yakın ultrason muayeneleri yapabilmeleri için yapay zeka ve Makine Öğreniminden yararlanmayı amaçlıyor.

Projeyi denetleyen ESA biyomedikal mühendisi Arnaud Runge, “Mürettebatlı keşiflerin başarısı astronotlarımızın sağlık ve güvenliğine bağlıdır” diye açıklıyor. “Görevler uzaya doğru ilerledikçe bu, mürettebat üyelerinin sayısı ve becerileri sınırlı olacağından sağlanması daha zor hale geliyor. Bu nedenle, gelecekteki mürettebatın Dünya merkezli uzmanlığa giderek daha az bağımlı olmasını sağlamak için teknolojik yardıma ihtiyacımız var.”

Yer çekiminin sürekli yokluğunda kısıtlı bir hacimde yaşamak ve yüksek düzeyde radyasyona maruz kalmak birçok kritik organı etkileyebilir, bunun yanı sıra denge bozukluklarına, sıvı değişimlerine, görme işlevinde değişikliklere, kardiyovasküler yetersizliğe, bağışıklık fonksiyonunda azalmaya, kas atrofisine yol açabilir. ve kemik kaybı. Ayrıca gelecekteki gezegen görevleri, yüzey operasyonları sırasında yaralanmalara yol açabilir.

İyi haber şu ki, bu koşulların çoğu, insan vücudunun yumuşak dokularına pencereler açmak için kulaklarımızın işitme aralığının ötesindeki seslerden gelen yankılara güvenerek ultrason görüntüleme kullanılarak izlenebiliyor. Kötü haber şu ki, bir kişiyi ultrason muayenesi yapma konusunda yetkin hale getirmek için yıllar süren eğitim gerekiyor.

ESA proje konsorsiyumuna liderlik eden İspanya’daki GMV’den Carlos Illana, “Ultrason görüntüleme, Uluslararası Uzay İstasyonu mürettebatı için halihazırda önemli bir teşhis aracı haline geldi” yorumunu yapıyor. “Fakat ISS’deki mevcut uygulamada, ultrason cihazını mürettebat arkadaşına uygulayan astronot, ya yerdeki deneyimli bir ultrason operatöründen gerçek zamanlı rehberlik alıyor ya da görevden önce alınan sınırlı eğitime dayanarak araştırmaları gerçekleştiriyor.” “

Arnaud şunları ekliyor: “Bu zorluğun üstesinden gelmek için ESA daha önce, Dünya’daki uzman radyoloğun ISS’deki ultrason sondasını uzaktan kumanda ettiği robotize tele-ultrason konsepti üzerinde çalıştı. Bununla birlikte, ISS’de kullanım açısından da ilgi çekici olsa da, Karasal uygulamalara gelince, bu yaklaşımın da sınırlamaları vardır: Aslında, mürettebatlı görevler Dünya yörüngesinin ötesinde derin uzaya uzandığında, bu tür bir rehberlik artık mümkün olmayacaktır çünkü Dünya’dan daha uzak mesafe iletişimde artan bir zaman gecikmesine yol açarken bant genişliği de artar. da kısıtlanacak.”

Bu nedenle mürettebata daha fazla özerklik sağlayacak çözümlere ihtiyaç var. Buna yanıt olarak ESA’nın Otonom Ultrason Görüntü İyileştirme Sistemi ALISSE, yapay zeka ve makine öğreniminin desteği sayesinde astronotlara uzman radyologlar gibi tanısal kalitede ultrason görüntüleri yakalama olanağı sunuyor.

Proje ile işbirliği yapan Universidad Complutense Madrid’in Nükleer Fizik Grubu, ultrason simülasyonu ve görüntü sentezi için yeni teknikler geliştirirken, Madrid’deki La Paz Hastanesi Acil ve Acil Radyoloji Servisi, ultrason muayeneleri ve patolojiler konusunda rehberlik sağlamanın yanı sıra, ALISSE sisteminin temelini oluşturan derin öğrenme sinir ağını eğitmek için kullanılan yüz binlerce anonim ultrason taramasının etiketlenmesi.

Arnaud şunları ekliyor: “La Paz, İspanya’nın en büyük hastanesidir ve yalnızca Acil Servis’te yılda yarım milyondan fazla ultrason muayenesini 40’tan fazla farklı cihaz modeli kullanarak gerçekleştirmektedir. İlginç olmayan görüntüleri filtrelemek için aktif bir öğrenme mekanizması kullandık. Geriye, Sinir Ağı Eğitim Alt Sistemimiz için eğitim almak üzere seçilen ve etiketlenen Radyoloji Hizmetinin %2’sinden azı kalıyor.”

Bu, organ başına 50.000’den fazla hastanın çok sayıda küratörlü görüntüsü anlamına geliyor; bunlara çok sayıda “patolojik” – veya hastalıklı – vaka örneği de dahil. İlk ALISSE prototipi için konsorsiyum, taş oluşumu ve idrar retansiyonu gibi yaygın astronot hastalıklarıyla ilişkili, taranması kolay olmayan, çok temsili karın organları olan böbrekleri ve mesaneleri araştırdı.

GMV’den David Mirault şöyle diyor: “Sistemi geliştirirken, ESA uçuş cerrahları bize temel geri bildirim ve rehberlik sağladı. Amacımız kullanıcı arayüzünü olabildiğince sezgisel hale getirmekti, bu yüzden tamamen eğitimsiz bir grup fizik öğrencisinin onu kullanmayı denemesini sağladık. Ultrason görüntüleri gürültülü, bulanık ve gölgeler ve benek gürültüsü gibi pek çok artefakt içerir ve herkesin vücudu farklıdır. Bu nedenle tıp profesyonellerinin, tek bir organ için bu teşhis tekniğini öğrenmek için yıllarca süren özel kurslara ve eğitime ihtiyaçları vardır. Başarılı bir ultrason muayenesi yapan eğitimsiz bir acemi aslında sıfırdır.”

Ancak ALISSE kullanıcılarına, ultrason çubuğunu vücudun neresine yerleştirecekleri konusunda ayrıntılı rehberlik sunulur, hedef organın örnek görüntüleri sunulur ve görüntüdeki nesnenin doğru hedef olma olasılığı yüzdesi verilir. Sistem aynı zamanda bir organ için klinik olarak değerli uzun yollar “düzlem algılama modu” ile daha az kullanışlı “enine” yan görünüm arasında ayrım yapabilir.

Avrupa Astronot Merkezi’nde projeyi destekleyen Jon Scott şu yorumu yapıyor: “Nihai sonuçlar çok cesaret verici; ALISSE destekli öğrencilerin 10 görüntüsünden 9’u klinik olarak kabul edilebilir böbrek ve mesanenin ultrason standart düzlemleriydi ve bir hastanın performansına yaklaşıyordu. Eğitimli radyolog Ayrıca ALISSE, birden fazla ultrason cihazıyla da çalışarak esnekliğini maksimuma çıkarır ve uygulanmasının önündeki engelleri azaltır.

“Sonuç, uzay tıbbının geleceği için önemli bir özellik olan astronotların kendi tıbbi bakımları konusunda daha fazla sorumluluk almalarına olanak tanıyan ve aynı zamanda ultrason görüntülemenin Dünya’da kullanımını demokratikleştirmesi gereken bir sistemdir. Bu teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, Ön saflarda yer alan tıbbi bölücülerin yapay zeka destekli ultrason cihazlarını, bugün kan örnekleri topladıkları kadar ustaca kullanabilecekleri bir zamanı sabırsızlıkla bekleyebiliriz.”

ALISSE projesi, uzay için umut verici yeni teknolojileri teşvik eden ESA’nın Teknoloji Geliştirme Unsuru aracılığıyla desteklendi. Konsorsiyum, bir sonraki adım olarak sistemin diğer organlara verdiği desteği artırmayı ve ALISSE’yi daha da sezgisel hale getirmek için rehberlik talimatlarını geliştirmeyi planlıyor. ESA ayrıca ALISSE sisteminin bir ultrason probuna bağlı bir tablet üzerinde çalışmasını da istiyor.