Meer dan ooit hebben ziekenhuizen behoefte aan slimme oplossingen die de zorg efficiënter maken. AI brengt wat dat betreft een belofte met zich mee, al zijn de verwachtingen soms wat te hooggespannen, vinden Maarten van Rood en Tim Loyen (data scientists bij ChipSoft). Tijdens de Tweakers Digital Meet-up AI verzorgen zij een sessie over AI-toepassingen en gebruikte technieken in de zorg.
De vraag naar AI-toepassingen in de zorg is momenteel groot, merken Maarten van Rood en Tim Loyen, werkzaam bij ChipSoft, softwareontwikkelaar voor de zorgsector. Ze werken dagelijks aan het ontwikkelen van zulke toepassingen in ziekenhuizen, vaak in samenwerking met medisch specialisten. “Dat toenemende bewustzijn rond dit onderwerp is mooi”, constateert Maarten. “Wel heeft de coronacrisis ervoor gezorgd dat sommige projecten helaas vertraging hebben opgelopen omdat zorgverleners nu natuurlijk hun handen vol hebben.”
Repetitieve taken in goede handen bij AI
AI kan op den duur veel taken overnemen in de zorg. Denk aan high-end toepassingen zoals kankerdetectie, maar ook low-end, zoals het correct doorverwijzen van patiënten bij bepaalde klachten, is een voorbeeld van het automatiseren van belangrijke taken. Een magisch algoritme dat alles kan is er volgens Maarten nog niet: “Terwijl veel mensen dat soms wel denken. Data scientists hebben daarom vaak nog te maken met (te) hooggespannen verwachtingen met betrekking tot AI.”
Wat is er dan wel? Juist bij het uit handen nemen van repetitieve taken komt AI tot zijn recht. Maarten: “Neem bijvoorbeeld het voorspellen van een complicatiekans na een buikoperatie. Het is niet dat de arts dit niet zelf kan, maar er is enorm veel informatie beschikbaar rondom de patiënt. Een algoritme kan dit allemaal meenemen in een berekening. Vervolgens krijgt de arts hiervan een samenvatting en heeft hij veel van zijn kostbare tijd bespaard.''
Een van de grootste belemmeringen bij de invoering van AI-modellen in de zorg is het (niet goed) registreren van belangrijke informatie. Het bekende ‘doktersbriefje’ bijvoorbeeld. Maarten: “Artsen schrijven nog altijd veel in vrije tekst. Relevante informatie kun je er met natural language processing wel uithalen, maar het liefst heb je deze informatie gewoon gestructureerd. Dat is er nu nog niet. Veel voorspellingen, op basis van informatie die momenteel theoretisch beschikbaar zou moeten zijn, zijn hierdoor op dit moment nog niet mogelijk.”
Hoe gaat AI in de zorg in zijn werk?
Bij ChipSoft gaat het vaak zo dat ziekenhuizen aangeven interesse te hebben in AI en vervolgens met data scientists kijken naar hun mogelijkheden. Daarna ontwikkelen deze data scientists samen met een specifieke groep artsen een algoritme. Zoals de genoemde complicatievoorspeller bij buikoperaties, maar ook een tool die anesthesisten helpt om te beoordelen of een patiënt een extra afspraak in het ziekenhuis nodig heeft, en een medicatievoorspeller die artsen helpt te herinneren of zij alle benodigde medicijnen hebben voorgeschreven.
Versnellen van trainingmodellen
Het trainen van modellen voor verschillende toepassingen blijft een uitdaging. Modellen die voor één doel zijn ontworpen, leren niet zomaar een andere functie bij. Een algoritmetrainer moet hierbij uitkomst bieden. Maarten: “Die is gebouwd rondom het principe van transfer learning, dat erop gericht is dat een taak uit substappen bestaat die je niet per sé allemaal opnieuw hoeft te trainen voor een nieuwe taak. Sommige delen van een algoritme zijn te hergebruiken. Dit versnelt het trainen van een algoritme aanzienlijk.”
Voor het trainen van taalmodellen die gebruikmaken van natural language processing geldt grotendeels hetzelfde principe, zegt Tim. “Of je een model nu traint op juridische of medische tekst: de onderliggende laag is dezelfde taalstructuur, met dezelfde spelling en grammatica. Het deel dat je extra wil trainen is vooral de afwijking naar het domein waar je het wil gaan toepassen.” Met belangstelling kijkt hij naar het GPT3-model dat afgelopen jaar werd uitgebracht door het door Elon Musk opgerichte bedrijf OpenAI. “Dit is getraind op een zeer grote dataset van vooral Engelse teksten. Als het model ook in het Nederlands wordt gefinetuned, biedt dat veel kansen. Nu gebruiken we nog een combinatie van ouderwetse chatbottechnieken die zoeken naar een bepaald woord in een zin en named entity recognition voor het herkennen van symptomen aan de hand van genoemde lichaamsdelen.” Tijdens de Tweakers Digital Meet-up zullen Maarten en Tim verder ingaan op transfer learning.
Ensemble learning leidt tot juiste voorspellingen
Voor tabulaire data, waarmee een algoritme voorspellingen doet op basis van tabellen met patiëntgegevens, gebruikt ChipSoft voornamelijk random forest en gradient boosting, waarvan het laatste neerkomt op ensemble learning. Tim: “In feite passen we beslisbomen toe, waarbij we groepswijsheid gebruiken. Als je bijvoorbeeld aan duizend mensen zou vragen hoeveel knikkers in een auto passen, kom je waarschijnlijk aan een behoorlijk precies antwoord. Zo werkt het hier eigenlijk ook: wij maken veel beslisbomen met steeds net andere variabelen van datasets en vervolgens nemen we het gemiddelde van al deze bomen. Als systeem blijkt dit behoorlijk goed te werken en redelijk robuust te zijn.”
Daarnaast werken Tim en Maarten met neurale netwerken. “Dit doen wij onder andere om meetsignalen te analyseren, zoals van de bloeddruk en hartslag”, zegt Rood. “Door patronen te herkennen, kun je hier relevante informatie uit halen die bijvoorbeeld kan duiden op complicaties tijdens een behandeling.”
Hoe om te gaan met incomplete data?
Een uitdaging bij het toepassen van AI in de zorg is dat er vaak met incomplete data moet worden gewerkt. Als toegepaste oplossing noemt Tim het scrapen van een medisch forum en het trainen van een model op deze gegevens met betrekking tot verschillende lichaamsdelen en symptomen. “Helemaal perfect was dat niet, we hebben deze data vooral gebruikt om het probleem beter te kunnen formuleren. Waar we relevante gegevens missen, kijken we soms met artsen hoe we ze kunnen abstraheren uit andere gegevens. Maar vaak blijkt het toch nog altijd een probleem te zijn, waarbij de oplossing voor een groot deel erin in ligt dat artsen veel zaken wat meer gestructureerd zullen moeten bijhouden.”
Tijdens de Tweakers Digital Meet-up AI willen Tim en Maarten dit soort problemen aan de kaak stellen. “In ieder geval willen we het hebben over de verwachtingen die zijn ontstaan omtrent AI en hoe het er in werkelijkheid aan toegaat”, zegt Maarten. “We willen een realistisch beeld scheppen”, voegt Tim daaraan toe. “AI is nu vaak nog een mooie marketingtool. Ik hoor ziekenhuizen bijvoorbeeld zeggen dat ze meer AI willen gaan gebruiken in 2021. Maar dat is net zoiets als zeggen dat je het komend jaar je hamer meer wil gaan gebruiken. Het gaat uiteindelijk ook gewoon om de use case.”
Chipsoft is partner bij de aankomende Tweakers Digital Meet-up over AI. Meer weten en meedenken over AI in de zorg? Maarten en Tim gaan er graag met je over in discussie tijdens hun sessie. Bezoek daarnaast ook een van de verschillende andere sessies. Het programma en informatie over inschrijven vind je hier.
Dit artikel is geen redactioneel artikel, maar een advertorial en tot stand gekomen dankzij Chipsoft en Tweakers Partners. Dit is de afdeling binnen Tweakers die verantwoordelijk is voor commerciële samenwerkingen, winacties en Tweakers-events zoals Meet-ups, Developers Summit, Testfest en meer. Kijk hier voor een overzicht van alle acties en events. Mocht je ideeën met ons willen delen over deze vorm van adverteren, dan horen wij dat graag. Hierover kun je met ons in gesprek via [Discussie] Reclame algemeen].