- De groeiende rol van AI in de gezondheidszorg
- Minuscule tandenpoetsrobots – een innovatie in de tandzorg?
- Kunnen deep learning-algoritmen hersenaandoeningen behandelen?
- De rolstoel van de toekomst
- Gepersonaliseerde maaltijden voor optimale voeding
- Tuinen waar bio-engineered voedsel verbouwd wordt
De gezondheidszorg is sinds het begin der tijden voortdurend geëvolueerd. De afgelopen decennia is de kwaliteit van de gezondheidszorg en medische behandelingen exponentieel verbeterd, en vooral de afgelopen jaren zijn er op dat gebied haast seismische sprongen gemaakt. Op basis van de huidige trends kunnen we verwachten dat de komende jaren nog meer baanbrekende innovaties geïntroduceerd zullen worden. Zo zorgen ontwikkelingen op het gebied van AI, bio-engineering nauwkeurige analysetechnologie al voor een ware revolutie in de gezondheidszorg – zowel wat betreft het voorkomen en opsporen van ziekten en aandoeningen als het behandelen ervan. Zo kunnen vitaminetekorten en voedselintoleranties in ons bloed worden opgespoord, en kanker en hartaandoeningen in ons speeksel. De steeds bredere toegankelijkheid en toepasbaarheid van gezondheidsgerelateerde gegevens die door smartphones en slimme fitnesstrackers worden gegenereerd – zoals hartslag, bloeddruk, activiteit en slaapkwaliteit – is een andere belangrijke factor. Combineer dit allemaal met geavanceerde data-analyse, AI en steeds betere medische behandelingen en je kunt je voorstellen dat menselijke artsen in de toekomst wellicht steeds meer naar de achtergrond verdwijnen of uiteindelijk zelfs helemaal niet meer nodig zijn.
De groeiende rol van AI in de gezondheidszorg
Hoewel menselijke artsen en specialisten een cruciale rol spelen in de gezondheidszorg, biedt AI ook zeer belangrijke voordelen – iets dat voor medische experts en andere medewerkers in de zorg steeds duidelijker wordt. Een werkgebied waar AI vooral uitblinkt is de (medische) diagnostiek. Zo hebben AI algoritmen het door mensen niet te evenaren vermogen om razendsnel patronen in gezondheidsgerelateerde gegevens te detecteren en potentieel significante afwijkingen onmiddellijk te signaleren. Bovendien kan AI patiëntgegevens binnen enkele seconden vergelijken met die van talloze andere patiënten en medische gevallen, wat tot veel nauwkeuriger diagnoses leidt. Uit sommige onderzoeken blijkt bijvoorbeeld dat AI in 87 procent van de gevallen nauwkeurige diagnoses stelt en mensen in 86 procent van de gevallen. De Taiwanese schrijver en computerwetenschapper Kai-Fu Lee meldt: “De kern van de diagnose bestaat uit het verzamelen van gegevens (symptomen, medische geschiedenis, omgevingsfactoren) en het voorspellen van de verschijnselen die daarmee verband houden (een ziekte). Dit zoeken naar verschillende correlaties en het doen van voorspellingen is precies waar deep learning in uitblinkt.” Specialistische technologie van IBM Watson heeft zelfs een nauwkeurigheid van 99 procent bereikt op het gebied van het diagnosticeren van kanker.
Als gevolg van deze voordelen is het aantal ziekenhuizen in de VS dat AI gebruikt de afgelopen twee jaar verdrievoudigd. De wereldwijde AI-markt voor de gezondheidszorg was in 2021 naar schatting $10-$11 miljard waard, maar zal tegen het eind van dit decennium naar verwachting een waarde van maar liefst $190 miljard bereiken. De publieke opinie over AI in de gezondheidszorg is echter verdeeld. Zo blijkt uit een onderzoek van het Yale Cancer Centre dat meer dan de helft van de respondenten gelooft dat AI de gezondheidszorg zal verbeteren, hoewel de meesten ook hun bezorgdheid uitten over privacy, verkeerde diagnoses, hogere kosten en verminderde toegang tot medische professionals. Het aantal sceptische respondenten dat tot raciale minderheden behoort is hoger dan bij andere demografische groepen, mogelijk vanwege de bezorgdheid dat AI bestaande negatieve vooroordelen via de mensen die deze tech programmeren aanleert en herhaalt. Leiders in de zorgsector zijn echter optimistischer over AI in de gezondheidszorg. Uit een KPMG-enquête blijkt dat negen op de tien van mening zijn dat AI de efficiëntie en de toegang tot medische zorg voor patiënten nu al verbetert. Ondanks publieke zorgen lijkt het waarschijnlijk dat de rol van AI in de gezondheidszorg zal blijven groeien. Het is niet ondenkbaar dat AI op een dag een nog breder scala aan gegevens zal gebruiken om huidige of toekomstige gezondheidsproblemen te voorspellen. Denk bijvoorbeeld aan de gegevens op onze fitnesstrackers en de de informatie op voedingsproducten in onze online boodschappenwagentjes.
Minuscule tandenpoetsrobots – een innovatie in de tandzorg?
Tijdens een samenwerking tussen de School of Dental Medicine van de University of Pennsylvania en de School of Engineering and Applied Science is onderzocht welke rol microrobots kunnen spelen in mondhygiëne. Het systeem maakt gebruik van “nanodeeltjes van ijzeroxide die tot zowel katalytische als magnetische activiteit in staat zijn.” Deze kunnen door magnetische velden worden gestuurd om verschillende vormen aan te nemen – zoals een borstelachtige structuur of een flossachtig draad – waarmee ze tandplak en voedseldeeltjes op en tussen de tanden kunnen verwijderen. De nanodeeltjes produceren ook bacteriedodende stoffen. Door de zwermachtige aard van de deeltjes kunnen ze specifiek op de mond van een gebruiker worden afgestemd, in tegenstelling tot de generieke, one-size-fits-all tandenborstels die we tegenwoordig gebruiken.
Bij mondverzorging moet er handmatig gepoetst, geflosst en gespoeld worden. Het nieuwe microbotsysteem kan deze handelingen echter alledrie tegelijk uitvoeren. De onderzoekers testten het systeem op zowel 3D-geprinte tandmodellen als echte tanden en vonden de resultaten veelbelovend. De microrobots verwijderden alle detecteerbare ziekteverwekkers op en tussen de tanden zonder het tandvlees te beschadigen. Het systeem is zelfs goedgekeurd door de FDA, wat betekent dat het in de toekomst waarschijnlijk (ook) voor algemeen gebruik op de markt zal komen. De microrobots zorgen niet alleen voor een betere mondhygiëne voor doorsnee gebruikers, ze bieden ook enorm veel voordelen voor mensen met een beperking die moeite hebben hun gebit goed te verzorgen. Hyun (Michel) Koo, hoogleraar orthodontie aan de Universiteit van Pennsylvania en co-auteur van het onderzoek, vertelt: “Routinematige mondverzorging is voor veel mensen omslachtig en een uitdaging – vooral voor degenen die vanwege een beperking hun tanden niet goed kunnen poetsen.”
Kunnen deep learning-algoritmen hersenaandoeningen behandelen?
Deep learning-algoritmen zijn niet alleen nuttig bij het stellen van diagnoses. Zo zijn wetenschappers bezig met onderzoek naar het potentieel van algoritmen in combinatie met micro-elektronica en neurale implantaten, bijvoorbeeld voor het detecteren van abnormale hersenactiviteit bij patiënten met neurologische aandoeningen als epilepsie en de ziekte van Parkinson. Het neurotechnologiecentrum CRANIA, waar wetenschappers en ingenieurs van de Universiteit van Toronto en het University Health Network deel van uitmaken, maakt gebruik van deep learning AI-algoritmen om ‘verborgen biomarkers’ te identificeren die op gevaarlijke elektrische signalen in de hersenen wijzen. Zodra deze zijn geïdentificeerd, behandelen neurale implantaten deze met elektrische stimulatie, “als een pacemaker voor de hersenen”, aldus assistent-professor Xilin Liu van de Universiteit van Toronto. Traditionele implantaten produceren elektrische stimulatie consistent in hetzelfde tempo, maar deep learning-algoritmen kunnen implantaten direct activeren wanneer dat nodig is, en tot het optimale niveau. De resultaten van het gebruik van deze technologie bij de behandeling van aandoeningen als epilepsie en de ziekte van Parkinson zijn al veelbelovend, maar Liu gelooft dat de technologie ook nuttig kan zijn bij de behandeling van chronische pijn, dementie, de ziekte van Alzheimer, depressie en andere aandoeningen.
De rolstoel van de toekomst
Brain-computer interfaces – of BCI’s – zijn al een tijdje in gebruik. Ze bieden mensen met een beperking bijvoorbeeld verschillende mogelijkheden om hun elektrische rolstoelen te besturen. De meeste bestaande BCW’s (brain-controlled wheelchairs of hersengestuurde rolstoelen) zijn echter halfautomatisch en reageren vaak traag. Maar nu heeft een groep wetenschappers van China’s National University of Defense Technology een nieuwe BCW ontwikkeld waarbij computervisie en augmented reality (AR) met elkaar geïntegreerd zijn. Dit maakt een grotere reactiesnelheid en -nauwkeurigheid en fijnere controle mogelijk. Een op het hoofd gemonteerd display biedt een gebruikersinterface en detecteert omgevingen en objecten met behulp van computervisie. De gebruiker kiest vervolgens een locatie waar de rolstoel automatisch naartoe kan navigeren. De AI helpt de gebruiker weloverwogen beslissingen te nemen over het navigatieproces, zelfs in onbekende omgevingen.
Gepersonaliseerde maaltijden voor optimale voeding
Het voedsel dat we eten speelt een zeer belangrijke rol in onze algehele gezondheid. Omdat iedereen een ander dieet heeft, varieert daardoor ook iedere individuele voedingsbehoefte. Het Sushi Singularity-restaurant in Japan heeft als doel om elke klant gepersonaliseerde maaltijden te bieden zodat iedereen de specifieke voedingsstoffen krijgt die hij of zij nodig heeft. Klanten die een reservering maken bij het restaurant krijgen speciale gezondheidskits waarmee ze zogenaamde biometrische monsters kunnen nemen. De chef-koks gebruiken deze biometrische gegevens vervolgens om de individuele behoefte aan voedingsstoffen te bepalen en de maaltijd van elke klant zo te personaliseren dat deze aan de behoefte voldoet. De sushi wordt bovendien door een geavanceerde 3D-printer gemaakt. Hoewel het businessmodel van het restaurant in eerste instantie wat wegheeft van een marketing-gimmick, kan het concept van gepersonaliseerde maaltijden geïnspireerd op biometrische gegevens de manier waarop we eten veranderen – en daarmee de volksgezondheid verbeteren.
Tuinen waar bio-engineered voedsel verbouwd wordt
De Methuselah Foundation is een biologische liefdadigheidsinstelling zonder winstoogmerk die als doel heeft onze levensduur te verlengen. De oprichter, wetenschapper David Gobel, werkt momenteel aan een manier om speciaal voedsel voor NASA-astronauten te verbouwen. Als het project succesvol blijkt, zou dit niet alleen voor astronauten maar ook voor iedereen op aarde bijzondere voordelen kunnen bieden. In de ’tuinen van de toekomst’ zouden we bio-engineered voedsel kunnen verbouwen dat ons helpt langer en gezonder te leven. Ook Ritch Wood, CEO van huidverzorgingsbedrijf Nu Skin, heeft de mogelijkheden van soortgelijke ‘slimme tuinen’ onderzocht. Als gevolg van de onvoorspelbare aard van de landbouw besloot Wood CEA (controlled-environment agriculture) eens onder de loep te nemen voor de productie van ingrediënten voor zijn huidverzorgingsproducten. Het doel van zijn firma Grōv Technologies is om elk aspect van de omgeving waarin planten groeien – zoals lichtgolflengte, vochtigheid, temperatuur en CO2-saturatie in de lucht – te beheersen, en daarmee de aard van de plant zelf. Met deze methode zouden telers gewassen kunnen ontwikkelen met een specifieke voedings- en calorische inhoud. Denk bijvoorbeeld aan voedingsmiddelen met meer vitamine D in delen van de wereld met minder zonuren. Wetenschappers van Singapore Polytechnic zijn van mening dat deze aanpak kan worden gecombineerd met biometrische gegevens van wearables om voedsel voor specifieke dorpen en steden te optimaliseren.
Een laatste overweging
Hoewel geen van deze veelbelovende innovaties een alomvattende oplossing biedt voor alle gezondheidsproblemen, kunnen de gecombineerde resultaten van deze ontwikkelingen enorm positieve gevolgen hebben voor de wereldwijde gezondheidszorg. Het verbeteren van de algemene volksgezondheid kan de druk op de gezondheidszorg terugdringen, meer mensen toegang bieden tot medische zorg en artsen en andere medische en zorgprofessionals in staat stellen alle patiënten de tijd en aandacht te geven die ze nodig hebben. In delen van de wereld met betaalde gezondheidszorgsystemen zouden dure consulten met en onderzoeken door zorgverleners drastisch kunnen worden verminderd. Het idee dat artsen in de nabije toekomst overbodig worden lijkt vooralsnog onwaarschijnlijk. Maar AI’s en andere technologieën en systemen zullen de komende jaren zeker oplossingen bieden voor allerlei uitdagingen, zoals de toenemende vergrijzing en het gebrek aan middelen om deze groep mensen de juiste zorg te bieden.
