Zielonogórscy naukowcy jako pierwsi na świecie diagnozują psychozę z pomocą algorytmów.
To może być jeden z najważniejszych przełomów w dziecięcej psychiatrii ostatnich lat. Zespół badaczy z Uniwersytetu Zielonogórskiego jako pierwszy na świecie wykorzystał sztuczną inteligencję do wspomagania diagnozy psychozy u dzieci i młodzieży. Wyniki pięcioletnich badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie „Nature Scientific Reports”.
Za projektem stoją dr n. med. Przemysław Zakowicz, psychiatra dziecięcy i wiceszef Centrum Leczenia Dzieci i Młodzieży w Zaborze, oraz dr n. med. inż. Maksymilian Brzezicki z Zakładu Neuroinżynierii i Medycyny Kosmicznej Uniwersytetu Zielonogórskiego, absolwent Uniwersytetu Oksfordzkiego i lekarz Szpitala Uniwersyteckiego w Zielonej Górze. Obydwaj są w wieku około trzydziestu lat, a ich praca już dziś określana jest jako pionierska.
Źródło archiwum prywatne
Choroba, która niszczy po cichu
Wczesna psychoza to rzadkie, ale wyjątkowo groźne zaburzenie mózgu. Objawia się utratą kontaktu z rzeczywistością, urojeniami, omamami, dezorganizacją myślenia, często także stanami depresyjnymi i wycofaniem. Nieleczona może prowadzić do trwałych zmian w mózgu i poważnych konsekwencji, w tym do rozwoju schizofrenii.
– W psychiatrii mówimy o „czasie nieleczonej psychozy”. Im dłużej pacjent ma objawy i nie otrzymuje odpowiedniego leczenia, tym gorsze są rokowania. Nieleczony epizod psychotyczny wiąże się z postępującymi zmianami w mózgu – podkreśla dr Zakowicz.
Problem w tym, że objawy psychozy bywają mylone z innymi zaburzeniami. Część dzieci otrzymuje silne leki psychotropowe, choć nie ma takiej potrzeby. Inne – mimo że powinny być leczone – nie trafiają do specjalisty na czas.
– Tylko wczesne wykrycie choroby i włączenie odpowiedniej terapii są w stanie uratować mózg dziecka przed dalszym zniszczeniem. I tylko leczone dziecko ma szansę wrócić do zdrowia – zaznacza dr Brzezicki.
Krew i komputer
Dotychczas psychiatria opierała się przede wszystkim na wywiadzie i obserwacji. To fundament diagnozy, ale – jak przyznają lekarze – obarczony subiektywnością.
– Do tej pory psychiatria opierała się przede wszystkim na wywiadzie z pacjentem i jego rodziną oraz na obserwacji. To bardzo ważne elementy, ale mają charakter subiektywny. W innych dziedzinach medycyny mamy badania laboratoryjne czy obrazowe. W psychiatrii przez lata takiego obiektywnego wsparcia brakowało. My próbujemy to zmienić, łącząc analizę krwi z wynikami testów poznawczych – wyjaśnia dr Zakowicz.
W badaniu wzięło udział 45 dzieci i nastolatków z wczesną psychozą oraz 34 osoby zdrowe. To największa jak dotąd grupa młodych pacjentów analizowana w ten sposób. Naukowcy zbadali w ich surowicy wybrane białka związane z funkcjonowaniem i plastycznością mózgu: zdolnością neuronów do tworzenia i modyfikowania połączeń.
Równolegle dzieci wykonywały testy neuropsychometryczne w formie prostych gier komputerowych. Sprawdzano koncentrację, szybkość reakcji, sposób podejmowania decyzji.
– Z badań wynika, że dzieci chore reagowały wolniej i często nieadekwatnie – mówi dr Zakowicz.
Zebrane dane przeanalizowały cztery algorytmy uczenia maszynowego. Komputer szukał powtarzalnych wzorców, których człowiek nie byłby w stanie wychwycić przy analizie pojedynczych parametrów. Najlepsze wyniki osiągnął model XGBoost.
– Komputer potrafi znaleźć wzorce w dużej liczbie informacji i wskazać te parametry, które z dużym prawdopodobieństwem świadczą o procesie psychotycznym – tłumaczy psychiatra. – Najlepiej poradziła sobie maszyna XGBoost. W ponad 90 procentach przypadków prawidłowo wskazała, kto z badanej grupy jest chory.
Pierwszy krok do obiektywnej psychiatrii
Badacze podkreślają, że to dopiero początek drogi.
– Można powiedzieć, że to pierwszy krok w nowym kierunku. Otwieramy drzwi do bardziej obiektywnej diagnostyki – mówi dr Zakowicz. – Leki psychiatryczne są skuteczne i bezpieczne, ale nie są obojętne dla organizmu. Mają działania niepożądane, dlatego powinniśmy mieć jak największą pewność, że są stosowane u właściwego pacjenta.
Projekt, nazwany KEPLER, ma zostać rozszerzony. Zespół planuje stworzenie międzynarodowego konsorcjum i zwiększenie liczby badanych pacjentów. Już dziś współpracuje z ośrodkami w Oxfordzie, Heidelbergu i Hamburgu. W badaniach uczestniczyło łącznie dziewięciu naukowców z Polski i Niemiec, m.in. z Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu, Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie czy Szpitala im. Babińskiego w Łodzi.
Celem na przyszłość jest stworzenie prostego panelu diagnostycznego, który mógłby być dostępny szerzej niż tylko w wyspecjalizowanych klinikach.
– Marzymy o sytuacji, w której przy podejrzeniu procesu psychotycznego lekarz podstawowej opieki zdrowotnej mógłby zlecić panel badań. To mogłoby skrócić czas do rozpoznania i zmniejszyć barierę związaną ze stygmatyzacją wizyty u psychiatry – przyznaje dr Zakowicz.
Zielona Góra na mapie światowej psychiatrii
Fakt, że tak zaawansowane badania prowadzone są w Zielonej Górze, jest sygnałem, że innowacje w medycynie nie są zarezerwowane wyłącznie dla największych ośrodków akademickich.
– Współpracujemy z renomowanymi uczelniami, takimi jak Uniwersytet w Heidelbergu czy Uniwersytet Oksfordzki, co potwierdza, że nasze działania są dostrzegane w międzynarodowym środowisku naukowym – podkreśla dr Zakowicz.
Planowane Centrum Neuropsychiatrii ma dodatkowo wzmocnić tę pozycję. Program inwestycyjny został już przyjęty przez rząd, a kolejnym krokiem jest uzyskanie pozwolenia na budowę.
– Chcemy stworzyć nowoczesny ośrodek, w którym będziemy rozwijać i wdrażać innowacyjne metody diagnostyki i leczenia. To ma być miejsce na miarę XXI wieku, takie, na jakie zasługują nasze dzieci i młodzież – zapowiada psychiatra.
Jeśli dalsze badania potwierdzą dotychczasowe wyniki, Zielona Góra może stać się jednym z kluczowych punktów na mapie światowych badań nad biologicznymi podstawami psychoz. A dla wielu młodych pacjentów oznaczałoby to jedno: szybszą diagnozę, trafniejsze leczenie i realną szansę na powrót do zdrowia.
Kaja Rostkowska, Adrian Stokłosa
Zobacz także:
