Can AI Catch What Doctors Miss? | Eric Topol | TED

Traduttore: Alessia Barcella Revisore: Gabriella Patricola

I've had the real fortune of working at Scripps Research

Ho avuto la fortuna di lavorare presso Scripps Research

for the last 17 years.

negli ultimi 17 anni.

It's the largest nonprofit biomedical institution in the country.

È la più grande istituzione biomedica senza scopo di lucro del Paese.

And I've watched some of my colleagues,

Ho visto alcuni miei colleghi

who have spent two to three years

impiegare due o tre anni

to define the crystal 3-D structure of a protein.

a definire la struttura cristallina tridimensionale di una proteina.

Well, now that can be done in two or three minutes.

Bene, ora si può fare in due o tre minuti.

And that's because of the work of AlphaFold,

E questo grazie ad AlphaFold,

which is a derivative of DeepMind, Demis Hassabis and John Jumper,

sviluppato dagli scienziati di DeepMind, Demis Hassabis e John Jumper,

recognized by the American Nobel Prize in September.

che a settembre hanno vinto il Premio Nobel americano.

What's interesting, this work,

La cosa interessante del loro lavoro è

which is taking the amino acid sequence in one dimension

che ha considerato la sequenza degli amminoacidi in una dimensione

and predicting the three-dimensional protein at atomic level,

per prevedere la struttura tridimensionale della proteina a livello atomico,

[has] now inspired many other of these protein structure prediction models,

ha ispirato tanti altri modelli di previsione della struttura proteica,

as well as RNA and antibodies,

oltre a RNA e anticorpi,

and even being able to pick up all the missense mutations in the genome,

riuscendo persino a rilevare tutte le mutazioni errate nel genoma

and even being able to come up wit proteins

e ad elaborare proteine

that have never been invented before, that don't exist in nature.

mai inventate prima che non esistono in natura.

Now, the only thing I think about this is it was a transformer model,

L’unica cosa a cui penso ora è che si trattava di un modello trasformativo,

we'll talk about that in a moment,

approfondiremo tra un momento,

in this award, since Demis and John

per questo premio. Dal momento che Demis, John

and their team of 30 scientists

e il loro team di 30 scienziati

don't understand how the transformer model works,

non capiscono come funziona questo modello trasformativo,

shouldn't the AI get an asterisk as part of that award?

non dovrebbe l'IA ricevere una menzione speciale per quel premio?

I'm going to switch from life science,

Passerò dalle scienze della vita,

which has been the singular biggest contribution just reviewed,

il maggior contributo appena esaminato,

to medicine.

alla medicina.

And in the medical community,

Nella comunità medica

the thing that we don't talk much about are diagnostic medical errors.

la cosa di cui non si parla granché sono gli errori medici diagnostici.

And according to the National Academy of Medicine,

Secondo la National Academy of Medicine,

all of us will experience at least one in our lifetime.

tutti noi ne sperimenteremo almeno uno nella vita.

And we know from a recent Johns Hopkins study

E sappiamo da un recente studio della Johns Hopkins

that these errors have led to 800,000 Americans dead

che questi errori causano in America 800.000 decessi

or seriously disabled each year.

o disabilità gravi ogni anno.

So this is a big problem.

È un bel problema.

And the question is, can AI help us?

La domanda è: l’IA può aiutarci?

And you keep hearing about the term “precision medicine.”

Si sente spesso l’espressione «medicina di precisione».

Well, if you keep making the same mistake over and over again, that's very precise.

Se si commette sempre lo stesso errore, direi che è una medicina molto precisa.

(Laughter)

(Risate)

We don't need that,

Non ne abbiamo bisogno.

we need accuracy and precision medicine.

Abbiamo bisogno di medicina di esattezza e di precisione.

So can we get there?

Quindi possiamo arrivarci?

Well, this is a picture of the retina.

Bene, questa è una foto della retina.

And this was the first major hint,

E questo è stato il primo grande suggerimento:

training 100,000 images with supervised learning.

addestrare 100.000 immagini con l'apprendimento supervisionato.

Could the machine see things that people couldn't see?

Poteva la macchina a vedere cose che le persone non potevano vedere?

And so the question was, to the retinal experts,

Quindi la domanda era, per gli esperti di retina,

is this from a man or a woman?

è di un uomo o di una donna?

And the chance of getting it accurate was 50 percent.

La probabilità di indovinare era del 50%.

(Laughter)

(Risate)

But the AI got it right, 97 percent.

Ma l’IA lo ha capito al 97%.

So that training,

Nel training

the features are not even fully defined of how that was possible.

le caratteristiche non erano del tutto definite eppure era stato possibile.

Well that gets then to all of medical images.

Questo ci porta alla diagnostica per immagini.

This is just representative, the chest X-ray.

Questa è la radiografia di un torace.

And in fact with the chest X-ray,

In effetti nella radiografia del torace,

the ability here for the AI to pick up,

che qui è stata rilevata dall’IA,

the radiologists, expert radiologists missing the nodule,

gli esperti radiologi non hanno notato il nodulo,

which turned out to be picked up by the AI as cancerous,

che l’IA ha riconosciuto maligno,

and this is, of course, representative of all of medical scans,

e questo è rappresentativo di tutte le scansioni mediche

whether it’s CT scans, MRI, ultrasound.

incluse TAC, risonanza magnetica, ecografia e ultrasuoni.

That through supervised learning of large, labeled, annotated data sets,

Con l’apprendimento controllato di insiemi di dati ampi, etichettati e annotati,

we can see AI do at least as well, if not better,

si nota che l’IA esegue le scansioni altrettanto bene se non meglio

than expert physicians.

dei medici esperti.

And 21 randomized trials of picking up polyps --

E 21 studi randomizzati sulla rilevazione dei polipi

machine vision during colonoscopy -- have all shown

con visione artificiale di una colonscopia hanno tutti dimostrato

that polyps are picked up better

che i polipi vengono rilevati meglio

with the aid of machine vision than by the gastroenterologist alone,

con l’ausilio della visione artificiale rispetto al solo gastroenterologo,

especially as the day goes on, later in the day, interestingly.

soprattutto con il passare della giornata, cosa molto interessante.

We don't know whether picking up all these additional polyps

Non sappiamo se la raccolta di tutti questi polipi aggiuntivi

changes the natural history of cancers,

modifichi la storia naturale dei tumori,

but it tells you about machine eyes,

ma ci parla degli occhi artificiali,

the power of machine eyes.

del potere degli occhi artificiali.

Now that was interesting.

Questo sì che era interessante.

But now still with deep learning models, not transformer models,

Sempre usando modelli di deep learning, non modelli di trasformatori,

we've seen and learned that the ability

abbiamo visto e imparato che la capacità

for computer vision to pick up things that human eyes can't see

della visione artificiale di rilevare cose che gli occhi umani non possono vedere

is quite remarkable.

è davvero notevole.

Here's the retina.

Ecco la retina.

Picking up the control of diabetes and blood pressure.

Rileva il controllo del diabete e della pressione sanguigna.

Kidney disease.

Malattie renali.

Liver and gallbladder disease.

Malattia del fegato e della cistifellea.

The heart calcium score,

Il valore del calcio coronarico,

which you would normally get through a scan of the heart.

che normalmente si misura con una scansione del cuore.

Alzheimer's disease before any clinical symptoms have been manifest.

Malattia di Alzheimer prima della comparsa dei sintomi clinici.

Predicting heart attacks and strokes.

Previsione di infarti e ictus.

Hyperlipidemia.

Iperlipidemia.

And seven years before any symptoms of Parkinson's disease,

E 7 anni prima della comparsa di sintomi del morbo di Parkinson,

to pick that up.

per capirci.

Now this is interesting because in the future,

Questo è interessante perché in futuro

we'll be taking pictures of our retina at checkups.

fotograferemo la retina durante i controlli.

This is the gateway to almost every system in the body.

Questa è la porta d’accesso a quasi tutti i sistemi del corpo.

It's really striking.

È davvero impressionante.

And we'll come back to this because each one of these studies

E torneremo su questo perché ognuno di questi studi

was done with tens or hundreds [of] thousands of images

è stato condotto con decine, centinaia, migliaia di immagini

with supervised learning,

con l’apprendimento supervisionato,

and they’re all separate studies by different investigators.

e sono tutti studi separati condotti da ricercatori diversi.

Now, as a cardiologist, I love to read cardiograms.

Ora, come cardiologo, amo leggere i cardiogrammi.

I've been doing it for over 30 years.

Lo faccio da oltre 30 anni.

But I couldn't see these things.

Ma non potevo vedere queste cose.

Like, the age and the sex of the patient,

Ad esempio, l'età e il sesso del paziente,

or the ejection fraction of the heart,

o la frazione di eiezione del cuore,

making difficult diagnoses that are frequently missed.

rendendo difficili le diagnosi perché questi dati non vengono visti.

The anemia of the patient, that is, the hemoglobin to the decimal point.

L’anemia del paziente, cioè l’emoglobina fino al punto decimale.

Predicting whether a person,

È possibile prevedere se una persona

who's never had atrial fibrillation or stroke

che non ha mai avuto una fibrillazione atriale o un ictus

from the ECG,

analizzando il suo ECG

whether that's going to likely occur.

potrà mai soffrire di questi eventi.

Diabetes, a diagnosis of diabetes and prediabetes, from the cardiogram.

Diabete, diagnosi di diabete e prediabete, partendo dal cardiogramma.

The filling pressure of the heart.

La pressione di riempimento ventricolare.

Hypothyroidism

Ipotiroidismo

and kidney disease.

e malattie renali.

Imagine getting an electrocardiogram to tell you about all these other things,

Immaginate di farvi raccontare da un ECG tutte queste cose,

not really so much about the heart.

non solo lo stato di salute del cuore.

Then there's the chest X-ray.

Poi c'è la radiografia del torace.

Who would have guessed that we could accurately determine

Chi avrebbe mai immaginato di poter determinare con precisione

the race of the patient,

l’etnia del paziente,

no less the ethical implications of that,

senza contare le implicazioni etiche

from a chest X-ray through machine eyes?

di una radiografia del torace eseguita con occhi artificiali?

And interestingly, picking up the diagnosis of diabetes,

Di poter effettuare una diagnosi di diabete

as well as how well the diabetes is controlled,

e di monitorarlo

through the chest X-ray.

attraverso una radiografia al torace.

And of course, so many different parameters about the heart,

E naturalmente ci sono tanti parametri cardiaci diversi

which we could never,

che noi,

radiologists or cardiologists, could never be able to come up

radiologi o cardiologi, non riusciremo mai a capire

with what machine vision can do.

quanto la visione artificiale.

Pathologists often argue about a slide,

I patologi discutono spesso su una lastra,

about what does it really show?

su cosa mostra realmente?

But with this ability of machine eyes,

Ma grazie alla capacità degli occhi artificiali

the driver genomic mutations of the cancer can be defined,

è possibile definire le mutazioni genomiche del tumore,

no less the structural copy number variants

non da meno le varianti strutturali del numero di copie

that are accounting or present in that tumor.

che sono responsabili o presenti nel tumore.

Also, where is that tumor coming from?

Inoltre, da dove proviene quel tumore?

For many patients, we don’t know.

Per molti pazienti, non lo sappiamo.

But it can be determined through AI.

Ma può essere determinato tramite l'IA.

And also the prognosis of the patient,

E anche la prognosi del paziente,

just from the slide,

vista solo dalla diapositiva,

by all of the training.

si basa sull’allenamento.

Again, this is all just convolutional neural networks,

Si tratta di reti neurali convoluzionali,

not transformer models.

non di modelli di trasformatori.

So when we go from the deep neural networks to transformer models,

Quindi, quando passiamo dalle reti neurali profonde ai modelli di trasformatori,

this classic pre-print,

questa classica prestampa,

one of the most cited pre-prints ever,

una delle prestampe più citate di sempre,

"Attention is All You Need,"

«Attention is All You Need»,

the ability to now be able to look at many more items,

la capacità di poter ora guardare molti più elementi,

whether it be language or images,

che si tratti di linguaggio o immagini,

and be able to put this in context,

e di poterli contestualizzare,

setting up a transformational progress in many fields.

avviando un progresso trasformativo in molti campi.

The prototype is, the outgrowth of this is GPT-4.

Lo sviluppo di tutto questo è GPT-4.

With over a trillion connections.

Con oltre un trilione di connessioni.

Our human brain has 100 trillion connections or parameters.

Il nostro cervello umano ha 100 trilioni di connessioni o parametri.

But one trillion,

Ma un trilione,

just think of all the information, knowledge,

basti pensare a tutte le informazioni e

that's packed into those one trillion.

le conoscenze racchiuse in quei trilioni.

And interestingly, this is now multimodal with language, with images,

E, cosa interessante, ora è multimodale con il linguaggio, con le immagini,

with speech.

con la parola.

And it involves a massive amount of graphic processing units.

E comporta una quantità enorme di unità di elaborazione grafica.

And it's with self-supervised learning,

E lo si può fare con l’apprendimento autoguidato

which is a big bottleneck in medicine

per superare un grosso ostacolo

because we can't get experts to label images.

in medicina perché gli esperti non riescono a etichettare le immagini.

This can be done with self-supervised learning.

Questo può essere fatto con l'apprendimento autoguidato.

So what does this set up in medicine?

Quindi cosa significa per la medicina?

It sets up, for example, keyboard liberation.

Beh, potremo liberarci delle tastiere.

The one thing that both doctors, clinicians

Una cosa su cui tutti, dottori, esperti clinici

and patients would like to see.

e pazienti sono concordi.

Everyone hates being data clerks as clinicians,

Tutti i medici odiano le attività di data entry

and patients would like to see their doctor

e i pazienti vorrebbero vedere in faccia il medico

when they finally have the visit they've waited for a long time.

quando finalmente hanno la visita che aspettano da tanto tempo.

So the ability to change the face-to-face contact

La possibilità di avere una comunicazione faccia a faccia con il medico

is just one step along the way.

è a un passo da noi.

By having the liberation from keyboards with synthetic notes

Ci libereremo delle tastiere grazie alle note sintetiche

that are driven, derived from the conversation,

frutto della conversazione medico-paziente

and then all the downstream normal data clerk functions that are done,

e ci risparmieremo le attività di immissione dati

che spesso vengono svolte fuori dall’orario di lavoro.

often off-hours.

Now we're seeing in health systems across the United States

Ora nei sistemi sanitari degli Stati Uniti

where people, physicians are saving many hours of time

medici e pazienti stanno risparmiando molte ore

and heading towards ultimately keyboard liberation.

e si si stanno liberando definitivamente delle tastiera.

We recently published, with the group at Moorfields Eye Institute,

Di recente, con il gruppo del Moorfields Eye Institute,

guidato da Pearse Keane, abbiamo pubblicato

led by Pearse Keane,

the first foundation model in medicine from the retina.

il primo modello di base in medicina basato sulla retina.

And remember those eight different things that were all done by separate studies?

E ricordate quelle otto cose diverse che sono state tutte fatte da studi separati?

This was all done with one model.

Tutto questo è stato fatto con un unico modello.

This is with 1.6 million retinal images

Si tratta di 1,6 milioni di immagini retiniche

predicting all these different outcome likelihoods.

che prevedono tutte queste diverse probabilità di esito.

And this is all open-source,

È tutto open source,

which is of course really important that others can build on these models.

cosa importantissima affinché altri possano basarsi su questi modelli.

Now I just want to review a couple of really interesting patients.

Ora voglio parlarvi di un paio di pazienti davvero interessanti.

Andrew, who is now six years old.

Andrew, che ora ha sei anni.

He had three years of relentlessly increasing pain, arrested growth.

Per tre anni ha sofferto di un dolore crescente che ha bloccato la sua crescita.

His gait suffered with a dragging of his left foot,

Trascinava il piede sinistro

he had severe headaches.

e soffriva di forti cefalee.

He went to 17 doctors over three years.

In 3 anni è andato da 17 medici.

His mother then entered all his symptoms into ChatGPT.

Sua madre alla fine ha inserito i sintomi in ChatGPT

It made the diagnosis of occulta spina bifida,

che ha diagnosticato la spina bifida occulta.

which meant he had a tethered spinal cord that was missed by all 17 doctors

Aveva il midollo spinale ancorato ma nessuno dei 17 medici lo aveva capito

over three years.

nell’arco di tre anni.

He had surgery to release the cord.

È stato operato per liberare il midollo.

He's now perfectly healthy.

Ora è perfettamente sano.

(Applause)

(Applausi)

This is a patient that was sent to me,

Questa è una paziente che si è rivolta a me.

who was suffering with, she was told, long COVID.

Le era stato detto che soffriva di long COVID.

She saw many different physicians, neurologists,

Aveva visto molti medici e neurologi.

and her sister entered all her symptoms after getting nowhere,

La sorella provò a inserire i sintomi dopo non aver trovato una soluzione,

no treatment for long COVID,

nessuna terapia per il long COVID,

there is no treatment validated,

nessuna terapia convalidata.

and her sister put all her symptoms into ChatGPT.

Così la sorella inserì i sintomi in ChatGPT.

It found out it actually was not long COVID,

Scoprì così che non era long COVID

she had limbic encephalitis, which is treatable.

ma un’encefalite limbica curabile.

She was treated, and now she's doing extremely well.

È stata curata e ora sta molto bene.

But these are not just anecdotes anymore.

Ma questi non sono più solo aneddoti.

70 very difficult cases

Settanta casi difficilissimi

that are the clinical pathologic conferences

analizzati nelle conferenze sulla patologia clinica

at the New England Journal of Medicine

del New England Journal of Medicine

were compared to GPT-4,

sono stati messi a confronto con GPT-4.

and the chatbot did as well

Il chatbot ha eguagliato

or better than the expert master clinicians

se non superato i clinici esperti

in making the diagnosis.

nella formulazione delle diagnosi.

So I just want to close with a recent conversation with my fellow.

Voglio condividere una conversazione che ho avuto di recente con un collega.

Medicine is still an apprenticeship,

È ancora in apprendistato.

and Andrew Cho is 30 years old,

Andrew Cho ha 30 anni

in his second year of cardiology fellowship.

ed è al secondo anno della borsa di studio in cardiologia.

We see all patients together in the clinic.

Visitiamo i pazienti in clinica insieme.

And at the end of clinic the other day,

L’altro giorno, alla fine delle visite,

I sat down and said to him,

mi sono seduto e gli ho detto:

"Andrew, you are so lucky.

«Andrew, sei così fortunato.

You're going to be practicing medicine in an era of keyboard liberation.

Praticherai la medicina in un’epoca di liberazione dalla tastiera.

You're going to be connecting with patients

Entrerai in contatto con i pazienti

the way we haven't done for decades."

in un modo che non facciamo da decenni».

That is the ability to have the note

Si tratta della capacità di fare in modo che le note

and the work from the conversation

e le attività ricavate dalla conversazione

to derive things like pre-authorization,

portino a cose come la preautorizzazione,

billing, prescriptions, future appointments --

la fatturazione, le prescrizioni, gli appuntamenti futuri,

all the things that we do,

tutte cose che ora dobbiamo fare noi,

including nudges to the patient.

compresi i suggerimenti al paziente.

For example, did you get your blood pressure checks

Ad esempio, ha controllato la pressione?

and what did they show

Com’è andata?

and all that coming back to you.

E così via.

But much more than that,

Anzi molto di più,

to help with making diagnoses.

avrai un aiuto per formulare le diagnosi.

And the gift of time

E il dono del tempo.

that having all the data of a patient

Disporrai di tutti i dati di un paziente

that's all teed up before even seeing the patient.

ancor prima di visitarlo.

And all this support changes the future of the patient-doctor relationship,

E tutto questo supporto cambia il futuro della relazione medico-paziente,

bringing in the gift of time.

regalandoci tempo.

So this is really exciting.

Quindi è davvero emozionante.

I said to Andrew, everything has to be validated, of course,

Ho detto ad Andrew che tutto va convalidato, ovviamente,

that the benefit greatly outweighs any risk.

ma che i benefici superano di gran lunga qualsiasi rischio.

But it is really a remarkable time for the future of health care,

È un momento straordinario per il futuro dell’assistenza sanitaria,

it's so damn exciting.

è davvero emozionante.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)