Big Data i analiza wizualna w diagnostyce i terapii nowotworów głowy oraz szyi
Czynnikami ryzyka dla HNC są palenie tytoniu, nadmierne spożywanie alkoholu oraz, jak ustalono niedawno, zakażenie wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV). Ponieważ większość pacjentów jest nadal diagnozowana w zaawansowanych stadiach (III i IV), ich leczenie wymaga zazwyczaj zastosowania różnych metod, w tym operacji chirurgicznych, a następnie radioterapii pooperacyjnej i chemioradioterapii. Leczenie HNC w obecnym stanie może powodować szpecącą asymetrię twarzy, wpływać na mowę, przełykanie i jedzenie oraz, ze względu na toksyczność, powodować wysoką śmiertelność, a także znacznie pogarszać jakość życia pacjentów. Tito Poli, koordynator projektu BD2Decide i profesor nadzwyczajny w Szpitalu Uniwersyteckim w Parmie, podkreśla: „Lekarze muszą wybrać najskuteczniejsze leczenie, jednocześnie minimalizując skutki uboczne i negatywny wpływ na jakość życia pacjentów”.
Zintegrowane rozwiązanie oparte na Big Data
Zespół BD2Decide opracował rozwiązanie wychodzące naprzeciw niezaspokojonym potrzebom lekarzy: zwalidowany, zintegrowany system wspomagania decyzji klinicznych (ang. clinical decision support system, CDSS). „Platforma łączy specyficzne dla danej populacji dane epidemiologiczne, behawioralne i środowiskowe, specyficzne dla pacjenta wielopłaszczyznowe dane z zakresu genomiki i patologii, a także dane kliniczne i wyniki badań obrazowych z dostępnymi wielopłaszczyznowymi modelami prognostycznymi i narzędziami wizualizacji graficznej”, tłumaczy Poli. Prace badawcze podejmowane przez BD2Decide zaowocowały różnymi innowacjami. Naukowcy wprowadzili radiomikę i genomikę do procesu podejmowania decyzji diagnostycznych i leczenia oraz do modeli prognostycznych. W ramach projektu połączono i ponownie skalibrowano różne modele, biorąc pod uwagę wszystkie wielopłaszczyznowe czynniki związane z progresją HNC oraz dane populacyjne. Analiza obrazów tomografii komputerowej (TK) i rezonansu magnetycznego (MRI) doprowadziła do stworzenia narzędzi do wychwytywania cech radiomicznych. Mogą być one wykorzystywane do łączonego radiogenomicznego modelowania prognostycznego i odkrywania nowych zindywidualizowanych wzorców prognostycznych. Ze względu na duże ilości nowych danych w projekcie wykorzystano analizy Big Data oraz techniki przetwarzania w chmurze i analizy do znalezienia zaskakujących wskaźników prognostycznych. Tworzenie infrastruktury Big Data i chmury w celu gromadzenia i ujednolicania danych zostało przeprowadzone zgodnie z najnowszymi standardami.
Istotny udział pacjenta
Wprowadzenie nowych koncepcji współpracy z pacjentami stosowanych przy podejmowaniu decyzji poprzez dzielenie się danymi, modelowanie prognostyczne i badanie danych było ważną innowacją, w wyniku której pacjenci otrzymali interaktywne wsparcie we wspólnym podejmowaniu decyzji. Partnerzy BD2Decide wdrożyli do użytku klinicznego „przejrzystą” prezentację danych i wyników spersonalizowanego modelowania prognostycznego. Oprócz narzędzia CDSS zespół opracował również system zarządzania wiedzą. Zespół projektu BD2Decide dokonał znaczącego postępu wykraczającego poza obecny stan wiedzy, opracowując nowe, dokładne metody oznaczania HPV w raku jamy ustno-gardłowej. Identyfikacja i walidacja nowego wzorca genomicznego raka jamy ustnej może zostać opatentowana.
Przyszły kierunek badań
„Poprzez bardziej precyzyjne i zindywidualizowane prognozy i decyzje kliniczne, z uwzględnieniem aktualnej wiedzy klinicznej i preferencji pacjentów, BD2Decide ma przyczynić się do zmniejszenia kosztów opieki zdrowotnej i kosztów społecznych HNC”, podsumowuje Poli. Ponadto świadczenie usług opieki zdrowotnej zostanie zoptymalizowane, a niepotrzebne działania wyeliminowane. Planując przyszłe badania nad HNC, partnerzy kliniczni BD2Decide negocjują warunki z istniejącymi jednostkami badawczymi UE – włoskim węzłem sieci ELIXIR. Celem jest systematyczne przechowywanie zbioru danych BD2Decide w stałym repozytorium, dzielenie się nim ze środowiskiem naukowym oraz wspieranie dalszych badań nad HNC, zgodnie z założeniami europejskiej chmury dla otwartej nauki. Uniwersytet w Parmie wkracza w sferę akademicką oraz szkoleniową i planuje dodać kurs cyfryzacji w dziedzinie zdrowia i analizy Big Data w środowisku klinicznym, którego treść bazuje na doświadczeniach i wynikach projektu BD2Decide.
Słowa kluczowe
BD2Decide, Big Data, chmura, nowotwory głowy i szyi, HPV