Come Google vuole rivoluzionare il settore healthcare

Se in futuro l'intelligenza artificiale vorrà rimodellare l'assistenza sanitaria, dovrà farlo passando per i regolamenti. L’healthcare è il settore in cui per i prossimi 10-20 anni si manifesteranno i maggiori benefici dell’innovazione tecnologica. Sono parole di Sundar Pichai, CEO di Google. E come Google intenda utilizzare l'intelligenza artificiale per reinventare il settore sanitario che solamente negli Stati Uniti vale 3mila miliardi di dollari è oggetto di analisi quotidiana.

Google sta scommettendo sul fatto che il futuro della sanità sarà fatto di dati strutturati e da intelligenza artificiale. L'azienda applica l'intelligenza artificiale al rilevamento di malattie, a una nuova infrastruttura di dati e anche alle assicurazioni.

Ora si sta concentrando sulla salute, puntando sul fatto che con l'intelligenza artificiale è in grado di creare un nuovo paradigma per la rilevazione, la diagnosi e il trattamento delle malattie.

Verily, DeepMind e Calico

Google si appoggia fortemente alla propria ricerca in ambito di intelligenza artificiale. Tra i big five della tecnologia (con lei, Amazon, Apple, Facebook e Microsoft), è quella che sottolinea i progressi che fa nel machine learning più di tutti.

I dati sanitari vengono digitalizzati e strutturati, da un nuovo standard di registrazione elettronica all'imaging e al sequenziamento del DNA. Google sta contribuendo ad accelerare questo processo, con la creazione di nuovi mezzi di gestione di dati sanitari.

L'azienda sta aprendo centri di ricerca in tutto il mondo e sviluppando i propri chip e hardware dedicati all'esecuzione dei processi di intelligenza artificiale e machine learning.

Nel 2015 Google si ristrutturò in Alphabet e l'intelligenza artificiale divenne il fulcro della strategia di quasi ogni divisione. In tale ristrutturazione, i progetti sanitari, che in precedenza rientravano nei laboratori di R&S di Google X (il laboratorio di progetti speciali di Google), sono stati trasferiti in nuove filiali dell'azienda.

Le tre filiali focalizzate nel settore sanitario sono Verily, DeepMind e Calico.

Verily è dove Alphabet sta facendo la maggior parte del suo lavoro in campo healthcare. La consociata è focalizzata sull'utilizzo dei dati per migliorare la salute attraverso strumenti di analisi, ricerca e altro. Diretta da Andrew Conrad, si è concentrata principalmente sulla collaborazione con le istituzioni sanitarie esistenti per trovare aree per l'applicazione dell'Intelligenza artificiale, in particolare attraverso il suo Study Watch, un dispositivo indossabile che acquisisce dati biometrici.

L'azienda ha recentemente aumentato la sua aperttura alle startup con la creazione di uno spazio di laboratorio per lavorare accanto a Freenome e Culture Robotics e sta studiando l'espansione internazionale attraverso un investimento di 800 milioni di dollari dal fondo sovrano di Singapore.

DeepMind è una struttura dedicata alla ricerca sull'intelligenza artificiale. Una delle sue principali iniziative è trovare i modi per aplicarla all'healthcare. DeepMind è stato acquisito da Google per 500 milioni di dollari ed è gestito da Demis Hassabis. L'azienda ha sede a Londra e lavora a stretto contatto con le locali istituzioni del Servizio Sanitario Nazionale.

Gli uffici di DeepMind a Londra

Calico, diretta dall'ex CEO di Genentech, Arthur Levinson, si concentra sulla conoscenza e la lotta contro l'invecchiamento e le malattie legate all'età. La filiale di Google utilizza intelligenza artificiale per dare un senso ai grandi dataset e per automatizzare alcuni processi di laboratorio.

Studi sul Dna a Calico Labs

L'approccio end to end di Google

Per Google l'intelligenza artificiale serve ad affrontare le malattie, dal monitoraggio, alla rilevazione, alla gestione dello stile di vita. Pertanto la strategia di Google prevede un approccio end-to-end all'healthcare e che parte dalla generazione di dati, che include la digitalizzazione e la gestione di dati prodotti da indumenti, immagini e risonanza magnetica, tra gli altri.

Questo flusso di dati è fondamentale per il rilevamento delle anomalie guidato dall'intelligenza artificiale su set di dati. Gli strumenti di gestione della malattia, poi, aiutano le persone a cui è stata diagnosticata o che sono a rischio di svilupparla, ad affrontare la vita quotidiana e/o ad apportare modifiche positive allo stile di vita.

Mentre la maggior parte di questi progetti rientrano nella sfera di competenza di Verily, DeepMind è coinvolto in diverse parti del rilevamento delle malattie e Google stessa detiene diversi brevetti.

Retinopatia diabetica

Verily sta lavorando alla rilevazione della retinopatia diabetica (una condizione in cui alti livelli di zucchero possono causare danni ai vasi sanguigni negli occhi) attraverso una partnership con la filiale di Nikon, Optos, che rende le macchine per i test di imaging della retina e la rilevazione delle malattie oculari.

La divisione DeepMind sta anche lavorando con il Moorfields Eye Hospital nel Regno Unito per migliorare la ricerca sulle malattie oculari e assistere i medici nella valutazione del rischio di problemi oculari di un paziente, indirizzandoli verso cure mediche basate sull'urgenza della condizione. Nel sistema attuale, invece, tutte le anomalie sono considerate urgenti, anche se vi è uno spettro di gravità.

Verily non è solo focalizzata sulla rilevazione di malattie oculari, ma anche sulla potenziale fissazione di alcune malattie pure. Molti dei brevetti di Verily mettono in evidenza i modi per combattere la presbiopia utilizzando lenti a contatto per aiutare a focalizzare la visione. Si tratta di un progetto al quale sta lavorando in collaborazione con Alcon, una filiale di Novartis.

Diabete

L'individuazione e la gestione del diabete è uno dei principali obiettivi di Google, data la diffusione della malattia, che colpisce 30 milioni di persone solamente negli Stati Uniti.
Oltre a combattere la presbiopia, la collaborazione con Alcon punta anche a monitorare il glucosio attraverso le lacrime, anche se per vari esperti non sono una fonte affidabile per il monitoraggio del glucosio.

Il sistema di monitoraggio glicemico continuo di Google, che è stato creato con Dexcom, azienda produttrice di dispositivi medici, è già in fase commercializzazione. Il sistema di monitoraggio Dexcom G6, che è stato sottoposto all'approvazione della FDA, controlla i livelli di glucosio interstiziale direttamente sotto la pelle.

L'obiettivo a lungo termine è di creare un sensore monouso ancora più piccolo che possa essere indossato per 14 giorni come una benda e che non richieda calibrazioni dello stick.

Mentre la gestione del diabete è relativamente ben compresa, c'è un divario nella diagnosi del diabete oggi. Poiché il pancreas è collegato al sistema nervoso autonomo, piccoli cambiamenti nel ritmo cardiaco potrebbero potenzialmente aiutare a rilevare lo sviluppo della malattia.

Cardiogram, una startup che utilizza la frequenza cardiaca per monitorare e prevedere la malattia, ha recentemente pubblicato uno studio che ha utilizzato i wearable esistenti, tra cui Android Wear, per rilevare il diabete con l'85% di precisione utilizzando intelligenza artificiale e frequenza cardiaca.

Questo tipo di rilevamento potrebbe essere una potenziale area di espansione per Verily se si cerca di migliorare la diagnosi precoce del diabete.
Verily sta anche facendo leva su molteplici partnership nello spazio del diabete, includendo i monitor Dexcom nello starter kit di Onduo, il suo programma di gestione virtuale del diabete. Onduo è una joint venture tra Sanofi e Verily, che hanno investito insieme 500 milioni di dollari. Utilizzando sensori e tecniche di coaching, l'obiettivo dell'azienda è di aiutare i diabetici di tipo 2 a gestire la propria condizione

Per affermazione diretta del CEO di Google, Sundar Pichai, Onduo può essere indirizzata a compagnie di assicurazione e datori di lavoro. Recentemente è stata brevettata anche una siringa intelligente per aiutare i diabetici a monitorare le iniezioni, che sarà probabilmente parte della soluzione Onduo.

Mentre Onduo è attualmente focalizzato sul diabete di tipo 2, startup che producono dispositivi medici alimentati dall'intelligenza artificiale che aiutano a gestire automaticamente il diabete di tipo 1 come Bigfoot Biomedical che sta sviluppando un sistema closed loop.

Bigfoot Biomedical crea una soluzione automatica per la somministrazione di insulina combinando un monitoraggio continuo della glicemia, un microinfusore di insulina e un software per ottimizzare automaticamente la somministrazione dell'insulina.

 

Patologie cardiache

Attualmente Google si sta avvicinando alla generazione dei dati e al monitoraggio delle condizioni cardiache in due modi.

Il primo è attraverso lo Study Watch di cui sopra, prodotto da Verily e utilizzato dai ricercatori per monitorare i diversi biomarcatori dei partecipanti allo studio. Questo include sia un elettrocardiogramma (ECG) e cardiofrequenzimetro, che i ricercatori possono utilizzare per aiutare a rilevare le anomalie in anticipo e per capire meglio quali altri fattori possono portare o essere precursori di episodi cardiaci. Un approccio che potrebbe aiutare a identificare meglio i predittori di malattie cardiache nelle prime fasi dello sviluppo della condizione.

Il secondo è in un brevetto per un monitor cardiaco passivo che utilizza sensori ottici e sistemi di visione artificiale che sembra più adatto all'uso quotidiano. Il brevetto parla di prendere immagini di aree chiave del flusso sanguigno per fornire un monitoraggio continuo della salute del cuore, al fine di promuovere comportamenti più sani.

Il brevetto ha anche un componente di rilevamento delle malattie, rilevando problemi di flusso sanguigno in aree come il cervello per il rilevamento di ictus o rilevare anomalie cardiache come un'aritmia, che potrebbe indicare problemi cardiovascolari.

Google sta anche cercando di aiutare a rilevare i problemi cardiovascolari tramite immagini retiniche. L'azienda ha pubblicato un documento su come i suoi algoritmi di machine learning sono stati in grado di rilevare il rischio di problemi cardiovascolari, analizzando i vasi sanguigni negli occhi.

Morbo di Parkinson monitorato H24

Il morbo di Parkinson è un disturbo neurologico debilitante che non viene compreso a fondo. Verily sta cercando di capire le cause profonde della malattia attraverso l'acquisizione e l'analisi dei dati per produrre un'identificazione più precoce della malattia, trattamenti personalizzati e una migliore gestione.

La società di Google ha lanciato il progetto Parkinson con l'olandese Radboud University per combinare i dati clinici con i dati dei pazienti raccolti dallo Study Watch, tra cui la funzionalità cardiaca, l'attività elettrodermica, e movimenti inerziali.

L'idea è che con il monitoraggio 24 ore su 24 i ricercatori saranno in grado di identificare gli indicatori di insorgenza della malattia, come i cambiamenti nel ritmo cardiaco o modelli di sonno. Un'altra speranza è che Verily possa usare i dati del progetto per costruire algoritmi in grado di segmentare i pazienti di Parkinson e, si spera, personalizzare i trattamenti.

Verily ha sviluppato un database crittografato di dati anonimizzati per i ricercatori. Sta costruendo un database simile per il National Institute of Health che permette ai ricercatori di condividere e visualizzare set di dati relativi alla ricerca di Parkinson.

Attraverso questo lavoro Verily e i ricercatori sperano di trovare le prime indicazioni dell'insorgenza della malattia, capire come progredisce, e potenzialmente trovare nuovi modi per creare terapie per le persone con la malattia.

Nel frattempo, Verily sta anche cercando di aiutare i pazienti di Parkinson a gestire la loro vita quotidiana. Questo è iniziato con l'acquisizione di Lift Labs, creatore del cucchiaio di Liftware che aiuta i pazienti di Parkinson a stabilizzare il cibo durante il pasto.

Secondo i brevetti depositati, Verily sta esplorando altri modi per utilizzare lo strumento Liftware per aiutare le persone con disturbi neurologici. Ad esempio, il cucchiaio può essere utilizzato per rilevare la massa di cibo e il numero di morsi per pasto per garantire che i pazienti stiano ricevendo un'adeguata nutrizione. Si tratta di informazioni utili per i caregiver e gli operatori che stanno aiutando a gestire i pazienti con disturbi neurologici.

Sclerosi multipla

Anche la sclerosi multipla è una malattia di cui non si conoscono le cause: è il risultato dell'attacco del sistema immunitario alla guaina mielinica nel cervello, che causa il deterioramento del controllo muscolare, la perdita di memoria e altri disturbi.

Verilysta lavorando con l'aziend< biotecnologica Biogen e il Brigham and Women's Hospital per avviare uno studio per capire come si sviluppa la malattia. Questo combina i dati dei partecipanti che indossano lo Study Watch con i dati clinici inseriti negli algoritmi di apprendimento automatico di Verily per migliorare il rilevamento e capire cosa causa il progredire della malattia.

Verily non ha parlato esplicitamente di gestione della malattia. Tuttavia, c'è stata una ricerca esplorativa sull'uso di prodotti elettrochimici per combattere la sclerosi multipla, che potrebbe informare un progetto che Verily sta portando avanti con GlaxoSmithKline chiamato Galvani Bioelectronics. Il progetto utilizza un'elettronica miniaturizzata per controllare il flusso dei segnali elettrici all'interno del corpo. Gli elettrofarmaci sono piccoli impianti elettronici che aiutano a modulare il flusso dei segnali elettrici attraverso il sistema nervoso.

È possibile che il progetto di Galvani Bioelectronics possa essere utilizzato per aiutare a gestire la sclerosi multipla man mano che progredisce.

Inoltre, Google potrebbe eventualmente aiutare le persone a gestire la malattia creando soluzioni esterne che aiutano le persone con funzioni motorie compromesse. Le aziende esoscheletriche come ReWalk Robotics aiutano le persone con funzionalità motoria ridotta a rimanere mobili combinando software, sensori ed elettronica.

FIHR per una nuova infrastruttura di dati sanitari

Uno dei maggiori problemi in ambito sanitario è che i dati sono in silos separati e l'interoperabilità tra i sistemi è scarsa. Google ritiene che possa essere dare una soluzione alimentando un nuovo livello di infrastruttura dati basandosi su tre azioni: creare un condotto di dati per i big health, usare Google Cloud, creare di set di dati sanitari per terze parti.

Per aumentare l'interoperabilità tra ospedali, medici e altre parti interessate, l'industria si sta spostando verso una nuova tecnologia nota come FHIR (Faster Healthcare Interoperability Resources). FHIR crea standard per diversi data element, in modo che gli sviluppatori possano costruire interfacce di programmazione (API) che possono essere utilizzate per accedere a data set da sistemi diversi.

Google scommette sul fatto che l'accesso, l'organizzazione e l'interpretazione di questi dati sarà il futuro dell'assistenza sanitaria. L'azienda ha acquisito Apigee, società di gestione delle API, per 625 milioni di dollari nel 2016. Una parte delle attività di Apigee è dedicata alla creazione di API sanitarie che utilizzino FHIR.

Apigee ha già lavorato con diverse aziende sanitarie di alto profilo, tra cui McKesson, Cleveland Clinic, Walgreens, e il suo sistema aiuta a costruire bridge tra i flussi di dati. Gli use case includono la connessione di più data set esistenti che altrimenti non sarebbero in grado di comunicare tra loro, l'utilizzo di Apigee per creare le applicazioni mobili di un'organizzazione e la ricerca di nuovi modi per iserire dati da altre fonti di dati, come i wearable.

Anche DeepMind di Google sta costruendo una nuova infrastruttura di dati. Il primo passo è la costruzione di una nuova infrastruttura dati che consenta di separare i dati in silo dagli EMR (Electronic Medical Record), dalle apparecchiature ospedaliere e dalle cartelle cliniche in un unico luogo e in un unico formato standard.

Utilizzando FHIR, DeepMind ha costruito una nuova dorsale di dati per rendere più facile la creazione di applicazioni in grado di analizzare diversi elementi di dati.

Ad esempio, l'azienda ha presentato la sua applicazione Streams per rilevare le lesioni renali acute, inviando informazioni sui pazienti e avvisi a medici, infermieri, ecc tramite un'applicazione mobile. Questo riduce il numero di persone coinvolte nell'escalation della gravità di un caso, il che è particolarmente utile quando un caso è sensibile al fattore tempo.

DeepMind ha in programma di creare più applicazioni proprie o di permettere a sviluppatori di terze parti di svilupparne di nuove.

Google sta spingendo i servizi sanitari specifici che sono costruiti sulla piattaforma Google Cloud. Un esempio è proprio Apigee, che offre la gestione delle API come parte della suite di Google Cloud. Un altro esempio è la G Suite (Drive, Docs, ecc.) per le aziende sanitarie. G Suite offre un servizio cloud conforme HIPAA che le aziende sanitarie possono utilizzare per condividere le informazioni sui pazienti, migliorarne l'esperienza (ad esempio utilizzando Google Hangout) e altro ancora. L'offerta di G Suite descrive la costruzione di una soluzione flessibile al di fuori degli EMR esistenti, riconoscendo le sfide che essi pongono alle istituzioni sanitarie.

Infine, Google potrebbe iniziare a distribuire altri strumenti opensource basati su Google Cloud specifici per i ricercatori sanitari, analogamente a quanto fa con TensorFlow per l'intelligenza artificiale.

Recentemente ha rilasciato DeepVariant strumento opensource di deep learning per l'analisi genomica. DeepVariant dimostra un altro vantaggio che Google ha rispetto ad Amazon e Microsoft: può testare i suoi prodotti con il proprio team interno Verily.


Oltre a collegarsi ai flussi di dati del sistema sanitario esistente, Google sta anche costruendo i propri data set che altri potrebbero eventualmente integrare nella propria ricerca.

Data set di un milione di persone

I due principali progetti di dati su cui Verily sta lavorando sono il programma di ricerca All of Us in collaborazione con il NIH e Project Baseline.

Il programma di ricerca All of Us (prima si chiamava Precision Medicine Initiative) mira a tracciare i dati sulla salute di un milione partecipanti 1M provenienti da diversi background. Ciò include dati genomici, dati sullo stile di vita, dati sui biomarcatori e altro ancora. L'obiettivo è che una comunità di ricercatori analizzi il data set più completo possibile.

Con il Project Baseline sta lavorando per creare il proprio set di dati da 10.000 partecipanti volontari in 4 anni. Una volta iscritti, i partecipanti controllano le loro attività quotidiane utilizzando uno Study Watch, utilizzano un sensore di sonno per monitorare i modelli di sonno, rispondono a domande di sondaggio periodiche via cellulare o e-mail, e visitano un sito partecipante 4 volte all'anno per una serie di test.

Google nel futuro

Altre aree che Google potrebbe esplorare in seguito includono la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), il cancro, la salute mentale/comportamentale e l'invecchiamento.
La malattia BPCO, causata dalle vie respiratorie infiammate, è la terza causa di morte negli Stati Uniti. Tuttavia, come il diabete e le malattie cardiovascolari, che in verità sono già in corso, la BPCO può essere gestita con una combinazione di adeguamenti dello stile di vita e terapie.

Google ha cercato diversi modi per identificare e creare piani di trattamento per il cancro attraverso la sua divisione DeepMind. Nel 2017 l'azienda ha pubblicato una ricerca sull'identificazione del tumore, in cui gli algoritmi sono stati formati su un insieme esistente di immagini di cancro al seno che si era metastatizzato ai linfonodi adiacenti. Gli algoritmi potrebbero quindi rilevare i tumori con un'accuratezza del 92%, tenendo conto di alcuni falsi positivi (come i macrofagi che potrebbero assomigliare ai tumori). Dal 2017, l'azienda ha collaborato con il NHS e Cancer Research UK Centre presso l'Imperial College di Londra per promuovere questa ricerca e migliorare la diagnosi precoce del cancro al seno.

DeepMind sta lavorando anche su altri tumori come il cancro alla testa e al collo. Il lavoro di DeepMind in quest'area è più legato alla progettazione del trattamento, con l'azienda che cerca di applicare l'intelligenza artificiale per accelerare il processo di mappatura per determinare dove applicare la radioterapia. Il processo di mappatura corrente richiede circa quattro ore  DeepMind ritiene di poterlo abbreviare a un'ora.

In particolare, Google non ha modo di generare questi dati in modo autonomo, ma collabora con gli ospedali che poi inviano dati sul cancro.

Anche l'investimento di Freenome potrebbe essere un passo avanti in questa direzione. Freenome mira a rilevare il cancro in fasi precedenti, rilevando tracce di DNA che i tumori versato nel flusso sanguigno (circolanti DNA tumorale).

Un'altra possibile area che Google potrebbe esplorare è il coaching e la gestione dello stile di vita per i pazienti oncologici e potrebbe anche rilevare problemi di salute mentale tramite ricerche. L'azienda sta già collaborando con la National Alliance on Mental Malness (NAMI) per sviluppare un questionario per gli utenti che cercano sistemi di depressione. Google Ventures ha anche investito in Quartet Health, una società che aiuta i medici di base a individuare le malattie mentali non trattate e guida i pazienti a un'assistenza adeguata.

Ageing e chirurgia robotica

Calico sta cercando di capire i meccanismi che ci fanno invecchiare. L'azienda sta esaminando come i diversi cambiamenti di stile di vita, i processi cellulari, la genetica, influenzano il corso dell'invecchiamento. Attraverso questo processo Calico cerca di comprendere meglio il rilevamento delle malattie e la gestione dello stile di vita e, a seconda di ciò che la divisione apprende, probabilmente sarà coinvolta anche nello strato di generazione dei dati.

Google sta esplorando come gli strumenti abilitati per l'intelligenza artifici<le possano aiutare i medici in ospedale.

Verily ha collaborato con Johnson & Johnson per creare Verb Surgical, una società di chirurgia robotica che "coinvolge l'apprendimento della macchina, la chirurgia robotica, la strumentazione, la visualizzazione avanzata e l'analisi dei dati".

Verily ha depositato brevetti relativi alla chirurgia robotica, tra cui un brevetto che dettaglia un modo per un chirurgo robotico di fare dissezioni utilizzando immagini generate prima dell'intervento chirurgico, e un altro che comporta l'utilizzo della luce su diversi tipi di tessuto biologico per capire dove tagliare.

Google sembra anche sviluppare strumenti che possono aiutare a condurre test che richiedono un alto livello di precisione o che presentano un alto livello di scostamento tra le modalità di esecuzione dei test da parte dei medici.

Un esempio è il suo brevetto per un test automatico di riflessologia addominale. Questo test richiede che il medico noti se una specifica vena del collo cambia al livello del centimetro. Google ha brevettato una combinazione di bracciale a pressione, fotocamera e visione artificiale per condurre questo test presumibilmente in modo più accurato e con meno disparità rispetto a quando i medici lo conducono.

Livello consumer

Google si sta concentrando principalmente sulla collaborazione diretta con ospedali, fornitori di assistenza sanitaria e ricercatori, piuttosto che con pazienti e consumatori. Ma l'azienda dispone di alcuni strumenti di valutazione della salute rivolti al paziente.

Una possibilità è quella di utilizzare i suoi nuovi prodotti hardware di consumo per lo screening sanitario, come il suo telefono Pixel. Un altro punto di ingresso nelle valutazioni della salute dei pazienti potrebbe essere Google Home, l'assistente vocale di Google.

E mentre il modello di business tradizionale di Google è la pubblicità, è probabile che adotterà approcci diversi per monetizzare in campo sanitario.

Google potrebbe guadagnare con servizi per la ricerca e sviluppo di grandi aziende di dispositivi medici e farmaceutici. Questi giganti potrebbero pagare per la proprietà intellettuale e la tecnologia alla base delle nuove invenzioni e poi mettere a frutto le loro competenze in materia di commercializzazione per immetterle effettivamente sul mercato.

Google potrebbe anche vendere direttamente prodotti e servizi connessi alle proprie linee di hardware tra cui Google Home e Google Pixel

 

 

 

 

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