Tıpta Yapay Zeka Uygulamaları

Yapay Zeka Nedir?

Yapay zeka terimi ilk defa John McCarthy tarafından, “zeki makineler özellikle de, zeki bilgisayar programları yapma bilimi ve mühendisliği” olarak tanımlanmıştır .Makinelerin anlama  yeteneği, geçmiş bilgilerden faydalanma, planlama, öğrenme, iletişim kurma, algılama ve nesneleri oynatabilme, yer değiştirebilme yeteneğine sahip olmasını amaçlayan bir bilim dalıdır.

 

John McCarthy

Yapay Zeka Yöntemleri Nelerdir?

Başlıca yapay zeka yöntemleri;

1-Uzman sistemler
2-Bulanık mantık
3- Genetik algoritma
4- Yapay sinir ağlarıdır.

Uzman sistemler
 Bir konuda uzman kişı ya da kişilerin yaptığı işi modelleyebilen bilgisayar sistemleridir.Örnek vermek gerekirse bir hastamız olsun.Hastamızın verilerini kullanarak en uygun tedavi yöntemi konusunda hekime öneride bulunmaktır.Bu sistemler teşhis etme,tedavi sürecini planlama  gibi konularda hekimlerin yardımcılarıdır.
Bulanık mantık
Doktorlar bazı hastalıkların türünü teşhis ederken  belirtilerden yararlanırlar.Örneğin
günlük hayatta “… hepatit hastalığındaki tüm olguların %60’ında şiddetli ateş, %45’inde sarımtırak cilt rengi ve %30’unda bulantı görülür”  ifadesini tıpta  oldukça kullanılır . Bulanık mantık  bu belirtilerden yararlanarak hastalığın teşhisinde kullanılır.
Aşağıdaki ifadeler hastaya ait verilerdir ve bu verilerin bir kısmı nesnel verilere bir kısmıda nesnel olmayan verilere göre düzenlenmiştir.
1.  Hasta hakkındaki bilgi
2. Hastanın tıbbi öyküsü, çoğu zaman hastanın kendisi ve/veya ailesi tarafından sağlanır. Bu bilgi genellikle büyük ölçüde subjektif ve belirsizdir.
3.  Sağlık muayenesi. Hekim çoğu zaman nesnel veri elde eder, fakat bazı durumlarda normal ve patolojik durumlar arasındaki sınır keskin değildir.
4. Laboratuvar ve diğer teşhisle ilgili test sonuçları. Bunlar da bazı hatalara ve hatta inceleme öncesi hastanın yanlış davranışına maruz kalabilir.
5.  Hastada sahte, abartılı, olduğundan az gösterilen semptomlar olabilir. Hasta semptomların bazılarından bahsetmeyi ihmal edebilir.

İşte tam olarak bulanık mantık hastayla ilgili bir çok veriyi işleyerek bir  ‘’karar verme’’ işlemi yapar.

Bulanık mantığın tıptaki uygulamalarından bazıları aşağıdaki gibidir
• Meme kanseri, akciğer kanseri veya prostat kanserini tespit etmek, • Santral sinir sistemi tümörlerinin teşhisine yardımcı olmak,
• İyi huylu lezyonları kötü huylu olanlardan ayırt etmek,
• İlaç kullanımının nicel tahminlerini göstermek,
• Felç alt türlerini ve eşlik eden iskemik felci karakterize etmek,
• Radyasyon terapisindeki karar vermeyi geliştirmek,
 • Anestezi sırasındaki hipertansiyonu kontrol etmek,
 • Fleksör-tendon onarım tekniklerini tespit etmek,
• Uygun lityum dozajını tespit etmek,
• Manyetik rezonans görüntülerindeki beyin dokularının hacim ve oylumunu hesaplamak ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntülerini analiz etmek.

Genetik algoritmalar
Genlerimizde  olan yani bize büyüklerimizden miras kalan olası hastalıkların incelenmesi için kullanılan algoritmalardır.Buna en basitinden bir örnek vermek gerekirse kalıtsal olan bir hastalığın bizlerde ve gelecek nesillerimizde gözükme olasılığı bu algoritmalar aracılığıyla hesaplanır.
Biyoloji dersinde yaptığımız göz rengi hesaplamaları gibi bir çok olasılık hesaplarını genetik algoritmalarla elde edebiliyoruz.
 


Yapay sinir ağları (YSA),
Yapay sinir ağları insan beyninin bilgi işleme teknolojisinden esinlenerek geliştirilmiştir. Basit bir biyolojik sinir sisteminin çalışma şeklini simüle eder. Simüle edilen sinir hücreleri nöronlar içerir ve bu nöronlar çeşitli şekillerde birbirilerine bağlanarak ağı oluşturur. YSA’lar öğrenme, hafızaya alma ve veriler arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarma kapasitesine sahiptir “Tıbbi yapay zeka”nın temel ilgi alanı klinik teşhis işlemlerini gerçekleştirebilecek ve tedavi önerilerinde bulunabilecek yapay zeka programlarının oluşturulmasıdır.
Yapay sinir ağları öğrenmeyi öğrenmeyi,düşünmeyi öğrenirler.Bunun için belirli bir konuda eğitilmeleri gerekir.Örneğin belirli bir hastalık, çözüm yöntemleri yapay zekaya ait sistemlere öğretilir ve bu cihazlar  öğrenme karar verme ve düşünme özelliğine sahip olacağı için  hastalığın tedavisinde ,teşhisinde önemli rol oynarlar.


 

Peki Yapay Zeka sağlık sektöründe nasıl yararlar sağlıyor?
1. Hastalıkların Teşhisi
2. Yapay Zekâ Destekli Ameliyatlar
3. İlaç Geliştirme
4. Kişiye Özel Tedavi
5. Gen Düzenleme Becerisi

HASTALIKLARIN TEŞHİSİ

Yapay zekaya sahip robotlar öğrenmeyi öğrenirler.Bununla birlikte yapay zekaya sahip robotlar hastalıkların teşhisi içinde kullanılabilirler.Bunun en güzel örneğini Çin’de üretilen BioMind adlı cihazda görüyoruz.Bu yapay zeka Pekin’deki Tiantan Hastanesi’nin ‘Nörolojik Rahatsızlıklar için Yapay Zeka Araştırma Merkezi’ (Artificial Intelligence Research Centre for Neurological Disorder) tarafından geliştirilmiş.
Makine görüşü ve imaj analiz teknolojilerinin başarılı bir örneği olan uygulama, insan doktorları yenerek beyin tümörlerini saptamada yüzde 87 başarı elde etmiştir.Aynı zamanda yapay zeka 15 dakikada 225 vaka incerken doktor ekibi aynı miktar vakayı 30 dakikada  tamamlayabilmiş

Yapay Zekâ Destekli Ameliyatlar

Yapay zekâya gelince, robotik cerrahide dikiş dikme gibi rutin kabul edilen işlemlerin otomatikleştirilmesi için çalışmalar var. Fakat, bu çalışmalar hala laboratuvar ortamında ve birçok varsayım altında çalışıyor.  Objeleri manipüle etmek robotiğin en zorlu konularından biridir. Bunlara ilave olarak, cerrahide ameliyat sırasında dokular deforme oluyor, organlar hareket ediyor. Otonom arabaların kullandığı gibi nerede olduğunuzu belirten trafik işaretleri yok. İnsan vücudunun içinde saatlerce gezip veri toplayıp, farklı planları, robotun hareketlerini test etme durumunuzda yok. O yüzden günümüzde yapay zekâ uygulamaları robotların otonom ameliyat yapmasından ziyade, cerraha yardımcı olabilmek ve farkındalığını arttırmak konusuna odaklanıyor.
Daha önce bahsettiğimiz gibi sözlü komut alabilen, geçmişteki ameliyatlardaki verileri kullanıp tavsiyelerde bulunan, birden çok sensörden alınan bilgileri sanal gerçeklik ortamında gösterip farkındalığı arttırabilen, kullanıcıların hareketlerini takip edip performans değerlendirmesi yapabilen zeki robotik asistanlar ise yakında.

İlaç Geliştirme
Yazılım şirketi Optibrium, yapay zeka (AI) şirketi Intellegens ve İlaç Geliştirme Platformu (MDC), karmaşık verilerden bilgi almak ve bilim insanlarına potansiyel yeni ilaçların test edilmesi ve tasarlanmasında rehberlik etmesi için AI’den yararlanılmasını sağlayacak 1 milyon sterlinlik projeyi finanse etmek için Innovate UK'den (Yenilikçi Birleşik Krallık) hibe aldı.
- Buradaki amaç karmaşık verilerden bilgi almak ve bilim insanlarına potansiyel yeni ilaçların test edilmesi ve tasarlanmasında rehberlik etmesi için AI’den yararlanılmasını sağlamak olarak belirlendi.
- İlaç geliştirme, kanıtlara dayalı karar vermek için en iyi şekilde kullanılabilecek bir yöntemle toplanması, analiz edilmesi ve sunulması gereken büyük miktarda karmaşık biyolojik, kimyasal, klinik ve güvenlik bilgileri üretecek.
- Araştırma ortakları, ilaç keşfinin verimliliğini ve üretkenliğini arıttırmak için bir ilacın vücutla nasıl etkileşime girdiğine yönelik daha iyi bilgiler sağlamanın bir yolunu arıyorlar.
- Projede yeni ilaç adaylarının emme, dağıtma, metabolizma, salgılama ve zehirlilik (ADMET) verilerini daha iyi tahmin edecek yeni nesil bir platform yaratmak için özgün derin öğrenme yöntemleri kullanılacak.

 

Kişiye Özel Tedavi
Bunun en güzel örneği kanser tedavisi üzerinden verebilirim.
Bunun için öncelikle kanserin ne olduğunu anlatmamız gerekir.
Kanser bir organ yada dokudaki hücrelerin düzensiz olarak bölünüp çoğalmasıyla oluşan bir hastalıktır.Ayrıca her bir insan hücresi o insana özel yazılmış yazılım gibidir.Bu yüzdendir ki Hücrelerimiz sürekli çoğaldığı için ve hücrelerimizin bu özelliğinden ötürü bu hastalığın henüz kesin bir çözümüne ulaşamadık.
.
Yalnız bu hastalığın tedavi sürecini hızlandıracak  yöntemlerimiz mevcut.
Kişiye özel tedavi!..
Evet bugünlerde doktorlar kişiye özel tedavi yöntemiyle kanser hastalarının tedavi sürecini hızlandıracak adımlar atıyorlar.
Yapay zekaya sahip robotların gelişmesiyle insan hücrelerinin en iyi analizinin yapılıp en uygun tedavi yönteminin yapılacağına inanıyoruz.

Gen Düzenleme Becerisi:
Yaşamları boyunca bireyin hastalıklarla yaşadığı deneyimler büyük ölçüde genetiklerine göre belirlendiğinden, genetik yapımızı yıllar boyu daha iyi anlayabilmek için bu alana önemli bir ilgi oluşmuştur. İlerlememiz, değerlendirilmesi gereken verilerin karmaşıklığı ve büyüklüğü ile yavaşlamıştı. Yapay zeka ve makine öğrenimi uygulamalarındaki ilerlemelerle araştırmacılar genom dizilimi ve gen düzenleme yoluyla genomik verileri yorumlayabilir ve bu verilere göre hareket edebilirler.
Bir genom dizisi, yaşayan bir organizmada DNA yapıtaşlarının (A, T, C, G) belirli bir düzenidir; insan genomu 20.000 gendenve bu genetik harflerin oluşturduğu 3 milyardan fazla baz çiftinden oluşur. Genomu sıralamak, onu anlamak için atılan kritik ve ilk adımdır. Yüksek verimli sıralama (high-throughputsequencing-HTS) adı verilen en son teknoloji, DNA’nın dizilişinin bir gün içinde gerçekleşmesine izin verir ki bu işlem ilk yapıldığında 10 yıllık bir süreç almıştı.
 
NOT:Veriler aşağıda belirtilen  kaynaklardan alıntı yapılıp “Yapay Zeka ve Yapay Zekanın Tıpta Uygulamları başlığı altında toplanılmıştır.Gerekli yerlerde anlaşılabilirliği arttırmak adına örnekler verilerek açıklamalar yapılmıştır.
 




Yararlandığım Kaynaklar:

Yoğun Bakım Dergisi 2010;9(1):31-41 Artificial Intelligence Applications in Medicine
Ayşe DEMİRHAN1, Yusuf Alper KILIÇ2, İnan GÜLER1
https://www.ntv.com.tr/saglik/yapay-zekanin-ilac-gelistirme-projesine-hibe-destegi,UvZC2-jxAUCa9coAd-ZWQQ
https://digitalage.com.tr/yapay-zeka-ve-robotlar-cerrahiyi-nereye-tasiyacak/https://www.populerbiyoloji.com/muhtesem-bir-yol-olan-yapay-zeka-genomik-ve-gen-duzenlemeyi-donusturuyor/
https://www.xtrlarge.com/2018/07/02/cin-yapay-zeka-biomind-beyin-tumoru/