Każdy nasz chory trafia do tego systemu, jest kodowany, zapisywany w postaci cyfrowej, a jego dane służą sieci neuronalnej do nauki. Na podobnej zasadzie uczono kiedyś telefony komórkowe rozpoznawania twarzy, czy aplikację muzyczną rozpoznawania melodii. Im więcej danych, tym precyzyjniejsza odpowiedź – opowiada dr n. med. Piotr Zwoliński z Centrum Terapii Padaczki Neurosphera.
Dr n. med. Piotr Zwoliński. Fot. Neurosphera
Ewa Stanek-Misiąg: Liczba chorych na padaczkę utrzymuje się na stałym poziomie, ok. 1% populacji?
Dr n. med. Piotr Zwoliński: Szacuje się ją na 0,8–1,5%. W Polsce byłoby to 350–380 tys. chorych, a na świecie 50 mln.
Powinniśmy natomiast brać pod uwagę to, że każdy z nas może mieć jeden napad padaczkowy w życiu oraz że nawet 4% społeczeństwa ma tzw. obniżony próg drgawkowy, co oznacza, że gdy sprowokują mózg do wyładowania, nastąpi u nich napad padaczkowy. Głównym czynnikiem jest tu deprywacja snu nocnego. Napad może być efektem nieprzespanej nocy. Zdarza się, że u takich osób diagnozuje się padaczkę, co jest błędem. Należy odróżniać te osoby od chorych, którzy mają nieprowokowane napady padaczkowe.
Diagnoza padaczki jest rodzajem wyzwania?
Epileptologia jest trudną dziedziną, bo zajmuje się dziwną chorobą. Chorobą, która jest i jej nie ma. Popatrzmy na takie choroby neurologiczne, jak choroba Parkinsona czy udar. W obu występują objawy, które można zobaczyć i w jakiś sposób zmierzyć. Atak padaczkowy natomiast z reguły trwa krótko, do 2–3 minut, po czym znika, normalizują się wszystkie czynności życiowe, normalizuje się zapis EEG, badania strukturalne nie wykazują zwykle nieprawidłowości. Padaczka jest rodzajem spięcia, zwarcia elektrycznego w mózgu, które powoduje napady. I właściwie nie powinno się jej nazywać padaczką, tylko padaczkami. Według nowej klasyfikacji, z 2017 r. jest 31 typów napadów o różnej etiologii. Na to nakładają się osobnicze predyspozycje genetyczno-fenotypowe. Powiedziałbym, że padaczka jest idealną chorobą do stosowania wobec niej medycyny spersonalizowanej, o której się tyle ostatnio mówi. Każdy chory na padaczkę choruje inaczej. Możemy mieć dwóch chorych w tym samym wieku, z identyczną postacią padaczki, u których proces chorowania i reagowania na leczenie krańcowo się różni.
Neuroobrazowanie, neurogenetyka dostarczają dziś więcej danych niż jesteśmy w stanie przeanalizować. Dużo widzimy, ale nie znamy jeszcze znaczenia tego, co widzimy. Zidentyfikowano ok. 60–70 genów odpowiedzialnych za padaczkę, co właściwie na obecnym etapie tylko pogłębia galimatias związany z tą chorobą. Zmierzam do tego, że trudno jest dziś określić, co to jest padaczka. Według definicji można o niej mówić po dwóch lub więcej niesprowokowanych napadach padaczkowych, które stanowią wynik rodzaju zwarcia, specyficznej czynności bioelektrycznej części lub wszystkich komórek nerwowych w mózgu.
Średnio padaczka trwa 12,5 roku.
Nieraz dosyć długo obserwujemy chorego, nie mając pewności, czy to, co mu się dzieje, to napady padaczkowe, czy nie. Bardzo podstępnie potrafią wyglądać omdlenia, mylące mogą być zaburzenia tężyczkowe, dystonie.
Mówi Pan o wyleczeniu?
Tak. Wiele padaczek da się wyleczyć. Definicja osoby wyleczonej z padaczki według Międzynarodowej Ligii Przeciwpadaczkowej podaje, że to osoba, która od 10 lat nie ma napadów padaczkowych, w tym od 5 lat nie przyjmuje leków.
Jednocześnie istnieją zespoły padaczkowe, które cechuje ogromna nawrotowość. Część chorych niestety choruje na padaczkę przez całe życie. Udaje nam się chorobę zaleczyć, doprowadzić do zaniku napadów, ale każda próba odstawienia leków powoduje nawrót.
Jakie informacje na temat pacjenta należy zebrać przed postawieniem diagnozy i ustaleniem leczenia?
Jest sporo zaburzeń, które imitują napad padaczkowy, są do niego podobne. Trzeba je wykluczyć, co nie zawsze jest proste. Nieraz dosyć długo obserwujemy chorego, nie mając pewności, czy to, co mu się dzieje, to napady padaczkowe, czy nie. Bardzo podstępnie potrafią wyglądać omdlenia, mylące mogą być zaburzenia tężyczkowe, dystonie.
Po potwierdzeniu padaczki identyfikujemy jej typ, a następnie próbujemy ustalić etiologię. Podłożem choroby mogą być zaburzenia mózgu, mechanizm pourazowy, pozapalny, genetyczny. W około połowie przypadków nie udaje się ustalić przyczyny.
Zgodnie z nowoczesnym podejściem części padaczek się nie leczy. Dotyczy to np. zespołów padaczkowych u dzieci. Bardzo często są to padaczki łagodne, rolandyczne. Oczywiście, jeśli chory nie jest w stanie wytrzymać napadów, za wiele go to kosztuje emocjonalnie, psychicznie, włączamy leczenie blokujące. Jednak najczęściej napady są łagodne, ustępują same, po 2–4 napadach.
Dopuszczamy też możliwość nieleczenia padaczki z napadami nieświadomości.
Nie podzielam zdania kolegów, którzy uważają, że napad padaczkowy jest czymś strasznym dla mózgu, powoduje spustoszenie. Tak nie jest. Porównałbym te wyładowania bioelektryczne do zwarcia instalacji elektrycznej w domu. Korki wyskoczą na chwilę, a potem wskoczą z powrotem i wszystko dobrze działa.
W Pańskim ośrodku w diagnostyce i leczeniu chorych uczestniczy robot, Ictal. Na czym polega jego rola?
Ictal jest modułem cybernetycznym, który zawiera narzędzia sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. Przełożyliśmy dane pacjentów na język cyfrowy. Stworzyliśmy specjalny formularz, składający się z ok. 160 pytań. Każdy pacjent jest opisany długim wektorem cyfrowym. Pierwsza cyfra określa płeć, następna wiek w latach, kolejne masę ciała, grupę krwi, parametry napadu – ile trwał, czy doszło do utraty przytomności, przygryzienia języka, oddania moczu, drgawek itp.
Ictal porównuje wektor cyfrowy pacjenta z wektorami wzorcowymi i wskazuje, do którego z nich jest mu najbliżej. Tak powstaje rozpoznanie maszynowe.
Każdy nasz chory trafia do tego systemu, jest kodowany, zapisywany w postaci cyfrowej, a jego dane służą sieci neuronalnej do nauki. Na podobnej zasadzie uczono kiedyś telefony komórkowe rozpoznawania twarzy, czy aplikację muzyczną rozpoznawania melodii. Im więcej danych, tym precyzyjniejsza odpowiedź.
Mamy nadzieję, że gdy dojdziemy do 10–15 tys. wektorów, osiągniemy oczekiwany wysoki poziom i wysoką jakość rozpoznawania maszynowego. Jak w pojedynku komputera z szachistami, w którym sztuczna inteligencja od pewnego momentu zaczęła wygrywać i stała się nie do pokonania. Jestem przekonany, że maszyny są dziś na tyle „zdolne”, że możemy je nauczyć rozpoznawania objawów choroby.
Automatyzacja zbierania wywiadu, niejako katalogowanie pacjenta, korzystanie z dynamicznych baz wiedzy, by porównywać przypadki, to jest przyszłość medycyny.
Jest tu jeszcze miejsce na coś takiego, jak intuicja lekarska?
Oczywiście. Statystyka Bayesowska uwzględnia nagięcie nielosowe, intuicyjne. Podam przykład rzutu kulkami. Mamy taką samą liczbę kulek białych i czarnych. Prawdopodobieństwo, że wypadnie biała lub czarna jest takie samo, ale z mojego doświadczenia wiem, że czarne wypadają częściej. Wprowadzam więc do komputera informację 49:51, a nie 50:50. W największym uproszczeniu tak działa uwzględnianie intuicji przy wprowadzaniu danych do sieci neuronalnej. Przenosząc to na padaczkę, mogę zgodzić się ze wskazanym wzorcem lub zmodyfikować rozpoznanie maszynowe, opierając się na tym, co podpowiada mi moje doświadczenie. W ten sposób Ictal uczy się tego, że w przypadku pewnych klas napadów mam wątpliwości.
A gdyby chciała Pani zapytać, czy ten system zastąpi lekarza, to odpowiadam: nie zastąpi. Ten system ma dawać maksymalnie precyzyjną, ale jednak wstępną diagnozę. Ostateczna decyzja należy do lekarza.
Naszym celem jest zunifikowanie wiedzy medycznej i podniesienie poziomu rozpoznawania. Stworzenie pewnego rodzaju automatu. Automatyzacja to nasza codzienność. Po co robić coś, co może zrobić maszyna, i to zrobić lepiej od nas? Jaki jest sens zmieniania ręcznie biegów, zwłaszcza że robimy to na wyczucie, jeśli może to zrobić maszyna zaprogramowana na podstawie tysięcy prób i błędów, co daje pewność, że zrobi to w optymalny sposób?
Zatem chcemy używać maszyny do wspomagania lekarza. Obrazoburczo powiem, że odrzucam podręczniki medyczne. „Neurologia” Vinkena liczy 138 tomów, każdy ma 800 stron. Kto jest w stanie to spamiętać? To nie jest podręcznik, który się nadaje do pracy z pacjentem. On może się przydać raczej naukowcowi, który ma czas na szukanie. My, praktycy potrzebujemy podręczników cyfrowych, na bieżąco aktualizowanych i uzupełnianych zgodnie z najnowszą wiedzą. Gdy zgłosi się do nas pacjent, który jest chory na padaczkę z napadem typu „x” i ma nieprawidłową budowę piątego palca, baza maszynowa powie nam, co to znaczy.
Ictal asystuje lekarzowi do momentu postawienia diagnozy, czy także uczestniczy w wyborze i monitorowaniu leczenia?
Ictal ma dziś dwie funkcje, e-diagnozę i e-terapię. Ta druga jest dużo prostsza, ponieważ możemy skorzystać z wszystkich zaleceń i algorytmów terapii, jakie powstały. Na ich podstawie system podpowie postępowanie, co na pewno będzie dużą pomocą, zwłaszcza dla lekarza, który nie ma dużego doświadczenia w epileptologii.
Jesteśmy w trakcie wdrażania i rozbudowywania funkcji Ictal remedy, rodzaju przystawki do stałej opieki. Są pacjenci poddani pierwszemu leczeniu, u których doszło do poprawy albo wręcz remisji i są pacjenci, których stan się pogorszył, czasem bardzo. Zadanie Ictala polega na analizie tego, co się stało, dlaczego stan pacjenta z napadem nr „x” leczonym lekiem nr „y”, czyli tak, jak to się robi na całym świecie, uległ pogorszeniu.
Na podstawie unikatowych danych zapisanych w wektorze możemy cały czas porównywać pacjentów. Jak mówiłem, w epileptologii dosyć często jest tak, że pacjenci tej samej płci, w tym samym wieku, z tym samym typem padaczki dostają taki sam lek i każdy z nich reaguje inaczej. Mam wielką nadzieję, że maszyna pomoże nam ustalić odpowiedź dlaczego tak się dzieje, czy przyczyna tkwi w grupie krwi, wzroście, kolorze włosów, próbach wątrobowych, EEG, czy jeszcze czymś innym. Mamy coraz więcej badań dodatkowych, potrafimy wskazać coraz więcej cech, potrzebujemy maszyn, które potrafią szybko przetwarzać te dane.
Uważam, że automatyzacja zbierania wywiadu, niejako katalogowanie pacjenta, korzystanie z dynamicznych baz wiedzy, by porównywać przypadki, to jest przyszłość medycyny. Myślę, że dla każdej specjalności powinien powstać taki system, jak nasz Neuroterminal. Lekarze mogliby mieć dostęp do wszystkich tych systemów. To by bardzo usprawniło ich pracę. Właściwie leczenie padaczki w Polsce można by oprzeć dzięki Neuroterminalowi na 80–100 specjalistach. Całe swoje zawodowe życie poświęciłem epileptologii. Od lat zachęcam młodych neurologów do zainteresowania się tą dziedziną i dzielę się swoją wiedzą, a chętnych lekarzy zapraszam do współpracy i skorzystania z możliwości rozwoju zawodowego w obszarach epileptologii, neurofizjologii klinicznej oraz neurocybernetyki. Jestem przekonany, że solidna specjalistyczna wiedza i doświadczenie lekarza w połączeniu ze wsparciem sztucznej inteligencji umożliwią postępy terapeutyczne nawet w najtrudniejszych przypadkach.
Rozmawiała Ewa Stanek-Misiąg
Dr n. med. Piotr Zwoliński jest epileptologiem, prowadzi Centrum Terapii Padaczki Neurosphera. Neuroterminal, którego częścią jest Ictal stworzył we współpracy z cybernetykiem, płk. dr. inż. Mariuszem Chmielewskim, pracownikiem naukowym Wojskowej Akademii Technicznej, zastępcą dyrektora Narodowego Centrum Bezpieczeństwa Cyberprzestrzeni.
