L'intelligence artificielle : le nouveau membre de ton équipe médicale

Lawrence Ostroff
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8.94

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Les scientifiques forment des systèmes d’intelligence artificielle capables de diagnostiquer des blessures en analysant tes données médicales (ou celles de tout autre patient). Quelles améliorations et quels autres changements cette technologie émergente pourrait-elle apporter au système de santé?

Imagine que tu fais du ski alpin dans une région éloignée de la Colombie-Britannique. Chaque nouvelle pente est plus difficile que la précédente. C’est formidable! Et puis soudainement, tu frappes une branche et tu tombes. Tu ne peux pas marcher... et tu penses que ta jambe est cassée.  

Les ambulanciers paramédicaux te conduisent à un tout petit centre médical à proximité. Un autre cas d’urgence occupe l’unique médecin de garde. Les infirmières aux urgences n’ont pas les compétences pour diagnostiquer tes blessures.

Un scénario effrayant, n’est-ce pas? Pourtant, un jour les ordinateurs et l’intelligence artificielle (IA) pourraient te permettre de recevoir des soins rapides et efficaces dans une telle situation. 

L’IA et le diagnostic des fractures osseuses

Il existe de nombreux types de fractures osseuses. Par exemple, l’os peut être fissuré ou brisé en plusieurs morceaux. Le diagnostic du type de fracture nécessite des compétences médicales. Les chirurgiens orthopédistes, des médecins spécialistes du système musculo-squelettique, suivent des années de formation afin de pouvoir diagnostiquer de telles blessures. 

Malheureusement, on trouve très peu de chirurgiens orthopédistes dans les régions éloignées. En revanche, le centre médical dispose peut-être d’une machine à rayons X, ce qui permettrait au personnel sur place de faire une radiographie de ta jambe blessée. Mais qui va analyser l’image? Aucun membre de l’équipe médicale locale n’a les compétences nécessaires.

Radiographie d'une jambe cassée
Radiographie d'une jambe cassée (Source: oceandigital via iStockphoto.com )

 

Le savais-tu? 

Wilhelm Röntgen, un professeur de physique allemand, a pris la toute première radiographie en 1895. L’image montrait la main de sa femme.

Une possibilité serait de numériser l’image, de la convertir en langage binaire. Ainsi, le personnel médical pourrait envoyer la radiographie à un chirurgien orthopédiste qui travaille ailleurs. Mais tu attendras peut-être des heures avant d’obtenir une réponse.  

Une autre possibilité serait de faire analyser la radiographie par un ordinateur, ce qui serait beaucoup plus rapide. L’IA repose sur des systèmes informatiques capables d’accomplir des tâches qui, normalement, nécessiteraient l’intelligence humaine. Par exemple, il existe déjà des techniques d’IA qui permettent d’analyser et de catégoriser les données médicales.
  

L’IA et l’analyse d’imagerie médicale

Quand ils analysent des images médicales, les systèmes d’IA évaluent d’énormes quantités de données photographiques. Une seule image à haute résolution peut compter plus d’un million de pixels. Des programmeurs informatiques ont déjà formé des systèmes d’IA en leur montrant des millions d’images non médicales. On parle donc de milliers de milliards de pixels. Par conséquent, de tels systèmes peuvent reconnaître des fleurs, des bâtiments, des personnes, des animaux, etc. et classer des images selon ces catégories. 

Le savais-tu? 

Le mot « pixel » est une contraction des mots anglais « picture » (image) et « elements » (éléments).

Actuellement, les médecins et les chercheurs médicaux commencent à faire analyser l’imagerie médicale par des systèmes d’IA. Ces analyses peuvent aider au diagnostic. 

Un arbre de décision est un outil capable de former un système d’IA pour le diagnostic de blessures à partir d’imagerie médicale. En général, un arbre de décision décrit les diverses décisions, conséquences et actions relatives à une question particulière. Les « branches » correspondent à des choix possibles, tandis que les « feuilles » correspondent à des décisions. 
 

Exemple d’un arbre de décision
Exemple d’un arbre de décision (image créée à l’aide de Pikto, © Parlons sciences).

Un système d’IA peut se servir d’un arbre de décision pour analyser des images médicales. Voici comment un tel système commencerait à analyser la radiographie d’une jambe :

Tout d’abord, le système doit déterminer le nombre de pixels dans l’image. Ensuite, il doit comparer des éléments de l’image avec des os normaux. Le système doit continuer de suivre des milliers de branches jusqu’à ce qu’il arrive au niveau des feuilles qui correspondent au diagnostic final. Chacune de ces feuilles correspondra à un différent type de fracture osseuse.

Le système d’IA peut même améliorer l’arbre de décision au fur et à mesure qu’il consulte un nombre croissant de radiographies.

Le savais-tu? 

Il existe de nombreuses autres techniques d’IA qui pourraient servir à analyser des radiographies. Par exemple, les réseaux neuronaux sont des systèmes informatiques qui imitent le cerveau humain. Il existe également des programmes qui imitent le processus de sélection naturelle.

Assistance aux médecins

L’application des techniques d’intelligence artificielle en médecine, et plus particulièrement en chirurgie orthopédique, n’en est qu’à ses débuts. Mais les techniques progressent rapidement. Dans le cadre d’une étude, un système d’IA a analysé 256 000 images de poignets, de mains et de chevilles. Dans 83 % des cas, le système d’IA a bien diagnostiqué le type de fracture. Le taux de précision est environ le même chez les chirurgiens orthopédistes expérimentés.

Radiographies de poignets et de mains
Radiographies de poignets et de mains (Source: angkhan via istockPhoto ).

Toutefois, les médecins demeurent essentiels, car ils peuvent faire des choses dont les systèmes informatiques actuels sont incapables. Par exemple, un médecin peut tenir compte des répercussions d’une blessure sur la santé globale d’un patient. Un médecin peut également analyser les risques possibles pour le patient.

Un jour, on saura peut-être élaborer des systèmes d’IA capables de fonder des recommandations de traitement sur une analyse de la santé globale et des risques. Mais en attendant, les systèmes actuels pourront certainement aider les médecins à économiser du temps en analysant les images provenant des stations de ski.

Qui plus est, ces systèmes peuvent aider les médecins à s’assurer que rien ne leur échappe. Ainsi, au lieu de faire le travail à partir de zéro, les médecins pourront vérifier l’analyse effectuée par le système d’IA. Après avoir évalué ta jambe à distance, un médecin pourrait même démarrer une conférence vidéo pour discuter de ta blessure, de ta santé globale et des différents traitements possibles. 

Tu pourrais alors rentrer chez toi en toute sécurité, guérir rapidement et commencer à planifier tes prochaines vacances de ski!
 

Points de départ

Connecter et Relier

  • As-tu déjà dû prendre une décision sans avoir tous les renseignements pertinents? Quels types de décisions prenais-tu et de quel genre de renseignements (ou de données) avais-tu besoin?
  • Utilises-tu des appareils numériques pour la collecte de données sur la santé, comme la fréquence cardiaque, le niveau d’activité physique, etc.? Que fais-tu avec ces données? Les utilises-tu pour prendre des décisions relatives à la santé?
  • Penses-tu qu’on pourra améliorer ta santé en mettant d’autres renseignements à la disposition de ton médecin?

Connecter et Relier

  • As-tu déjà dû prendre une décision sans avoir tous les renseignements pertinents? Quels types de décisions prenais-tu et de quel genre de renseignements (ou de données) avais-tu besoin?
  • Utilises-tu des appareils numériques pour la collecte de données sur la santé, comme la fréquence cardiaque, le niveau d’activité physique, etc.? Que fais-tu avec ces données? Les utilises-tu pour prendre des décisions relatives à la santé?
  • Penses-tu qu’on pourra améliorer ta santé en mettant d’autres renseignements à la disposition de ton médecin?

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Au Canada, aux États-Unis et dans une grande partie du monde, les coûts des soins de santé sont très élevés. Comment les techniques d’IA discutées dans l’article pourraient-elles aider à résoudre ce problème?
  • Devrait-on obliger les personnes à divulguer leurs données médicales pour aider à former des systèmes d’IA? Crois-tu plutôt que les personnes devraient pouvoir tenir ces renseignements confidentiels? (Conseil : Avant de répondre, réfléchis aux avantages et aux risques associés à la divulgation des données personnelles.)
  • Les sociétés pharmaceutiques et d’autres entreprises à but lucratif qui créent des produits médicaux devraient-elles avoir accès aux données médicales personnelles? Si oui, dans quelles circonstances?

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Au Canada, aux États-Unis et dans une grande partie du monde, les coûts des soins de santé sont très élevés. Comment les techniques d’IA discutées dans l’article pourraient-elles aider à résoudre ce problème?
  • Devrait-on obliger les personnes à divulguer leurs données médicales pour aider à former des systèmes d’IA? Crois-tu plutôt que les personnes devraient pouvoir tenir ces renseignements confidentiels? (Conseil : Avant de répondre, réfléchis aux avantages et aux risques associés à la divulgation des données personnelles.)
  • Les sociétés pharmaceutiques et d’autres entreprises à but lucratif qui créent des produits médicaux devraient-elles avoir accès aux données médicales personnelles? Si oui, dans quelles circonstances?

Explorer les Concepts

  • Explique comment un appareil de radiographie crée une image.
  • Quelles sont les différentes technologies d’imagerie médicale qui permettent d’examiner les os et de diagnostiquer des blessures osseuses et des troubles du système squelettique (Note : Tu devras faire des recherches supplémentaires pour répondre à cette question.)
  • Pourquoi cet article parle-t-il de « systèmes » d’IA? Que peut-on faire pour améliorer les systèmes d’IA?

Explorer les Concepts

  • Explique comment un appareil de radiographie crée une image.
  • Quelles sont les différentes technologies d’imagerie médicale qui permettent d’examiner les os et de diagnostiquer des blessures osseuses et des troubles du système squelettique (Note : Tu devras faire des recherches supplémentaires pour répondre à cette question.)
  • Pourquoi cet article parle-t-il de « systèmes » d’IA? Que peut-on faire pour améliorer les systèmes d’IA?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • Devrait-on en arriver à permettre aux personnes de se diagnostiquer elles-mêmes, à l’aide des outils d’IA, ou crois-tu au contraire que le diagnostic devrait toujours impliquer l’intervention d’un médecin? Explique ta réponse.
  • Si les systèmes d’IA continuent d’améliorer leur capacité diagnostique, aurons-nous toujours besoin de médecins? Pourquoi ou pourquoi pas? Si tu as répondu « oui », penses-tu que le travail des médecins va changer d’une façon ou d’une autre? Si oui, comment?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • Devrait-on en arriver à permettre aux personnes de se diagnostiquer elles-mêmes, à l’aide des outils d’IA, ou crois-tu au contraire que le diagnostic devrait toujours impliquer l’intervention d’un médecin? Explique ta réponse.
  • Si les systèmes d’IA continuent d’améliorer leur capacité diagnostique, aurons-nous toujours besoin de médecins? Pourquoi ou pourquoi pas? Si tu as répondu « oui », penses-tu que le travail des médecins va changer d’une façon ou d’une autre? Si oui, comment?

Suggestions d'enseignement

  • Vous pouvez utiliser cet article et les ressources connexes pour donner des exemples de technologies qui permettent de diagnostiquer des blessures osseuses et des troubles du système squelettique, y compris les technologies d’imagerie médicale et l’emploi des systèmes d’IA dans le domaine médical. Vous pouvez l’utiliser dans le cadre d’un cours de biologie pour étudier des innovations médicales qui permettent de mieux diagnostiquer de telles blessures ou de tels troubles. Dans le cadre d’un cours d’informatique, vous pouvez l’utiliser pour donner un exemple d’application pratique des systèmes d’IA.
  • Commencez la leçon en abordant les nouveaux termes moins connus à l’aide de la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire. Téléchargez les fiches reproductibles connexes en format [.doc] ou [.pdf].
  • Une fois que les élèves auront lu l’article, vous pouvez leur demander d’évaluer la valeur diagnostique des systèmes d’IA à l’aide de la stratégie d’apprentissage Organisateur du pour et du contre. Les élèves peuvent travailler individuellement ou en équipes de deux. Téléchargez les fiches reproductibles connexes en format [.doc] ou [.pdf].

Suggestions d'enseignement

  • Vous pouvez utiliser cet article et les ressources connexes pour donner des exemples de technologies qui permettent de diagnostiquer des blessures osseuses et des troubles du système squelettique, y compris les technologies d’imagerie médicale et l’emploi des systèmes d’IA dans le domaine médical. Vous pouvez l’utiliser dans le cadre d’un cours de biologie pour étudier des innovations médicales qui permettent de mieux diagnostiquer de telles blessures ou de tels troubles. Dans le cadre d’un cours d’informatique, vous pouvez l’utiliser pour donner un exemple d’application pratique des systèmes d’IA.
  • Commencez la leçon en abordant les nouveaux termes moins connus à l’aide de la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire. Téléchargez les fiches reproductibles connexes en format [.doc] ou [.pdf].
  • Une fois que les élèves auront lu l’article, vous pouvez leur demander d’évaluer la valeur diagnostique des systèmes d’IA à l’aide de la stratégie d’apprentissage Organisateur du pour et du contre. Les élèves peuvent travailler individuellement ou en équipes de deux. Téléchargez les fiches reproductibles connexes en format [.doc] ou [.pdf].

En savoir plus

Comment l’IA va transformer le système de santé (2019) La Conversation - Un survol sur la façon dont l'IA devrait pouvoir aider dans le domaine de la santé et quelques-uns des risques potentiels reliés
Les avancées de l’intelligence artificielle s’apprêtent à bouleverser la pratique médicale (2017) Le Devoir -  Un court article de journal expliquant le rôle de support de l'IA dans les soins de santé et en établissement de diagnostic à l’aide de la reconnaissance visuelle des images et des tissus en particulier

Références

Jiang F, Jiang Y, Zhi H, et al. (2017). Artificial intelligence in healthcare: Past, present and future. Stroke and Vascular Neurology, 2. DOI: 10.1136/svn-2017-000101

Olczak, J., Fahlberg, N., Maki, A., Razavian, A., Jilert, A., & Stark, A. et al. (2017). Artificial intelligence for analyzing orthopedic trauma radiographs. Acta Orthopaedica, 88(6), 581-586. DOI: 10.1080/17453674.2017.1344459