การพัฒนาเครื่องมือตรวจจับและวินิจฉัยโรคหัวใจด้วยระบบ AI และศูนย์ปฏิบัติการภาพระบบหัวใจและหลอดเลือดแห่งแรกของสิงคโปร์

โรคหัวใจเป็นหนึ่งในโรคอันดับต้น ๆ ที่คร่าชีวิตคนถึง 17.9 ล้านคนต่อปี มูลนิธิโรคหัวใจสิงคโปร์ (Singapore Heart Foundation) รายงานว่า ร้อยละ 31.7 ของการเสียชีวิตในสิงคโปร์ปี 2562 มีสาเหตุจากโรคหัวใจและโรคหลอดเลือดสมอง (stroke) โดยมีผู้เสียชีวิตด้วยสองโรคร้ายนี้เฉลี่ยวันละ 19 ราย และมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจากภาวะความเครียดในสังคมและการเพิ่มขึ้นของประชากรสูงอายุ

รายงานของกระทรวงสาธารณสุขสิงคโปร์ (MOH) ระบุว่า ปี 2560 มีอัตราผู้ป่วยด้วยโรคหัวใจ เพิ่มขึ้น 33 คนต่อวัน และโรคหลอดเลือดสมอง 21 คนต่อวัน ระหว่างปี 2553 – 2560 ผู้ป่วยโรคความดันโลหิตสูงและคอเลสเตอรอลในเลือดสูง (โรคที่เสี่ยงต่อการเป็นโรคหัวใจและโรคหลอดเลือดสมอง) เพิ่มขึ้นจากร้อยละ 14 เป็นร้อยละ 33 ซึ่งผู้ป่วยส่วนใหญ่อยู่ในช่วงอายุ 18 – 69 และโดยที่โครงสร้างประชากรของสิงคโปร์กำลังเปลี่ยนแปลงไปสู่สังคมสูงอายุแบบเต็มขั้น เนื่องจากอายุของประชากรที่มากขึ้น สิงคโปร์จึงเร่งวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี AI เพื่อช่วยในการรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือดเพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตแก่คนสิงคโปร์ ดังนี้

เทคโนโลยี AI กับการลดระยะเวลาวินิจฉัยโรคหัวใจ

เมื่อเดือนมิถุนายน 2564 คณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง (Nanyang Technological University – NTU) วิทยาลัยการช่างงีอัน (Ngee Ann Polytechnic) และ ศูนย์โรคหัวใจแห่งชาติ (National Heart Disease Centre – NHCS) ของสิงคโปร์ ร่วมกันคิดค้นเครื่องมือวินิจฉัยโรคหัวใจด้วย AI ผ่านกระบวนการอัลกอริธึม “Gabor-Convolutional Neural Network (Gabor-CNN)” ซึ่งลอกเลียนโครงสร้างและการทำงานของสมองมนุษย์ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ นักวิจัยฝึกเครื่องมือให้จำรูปแบบคลื่นไฟฟ้าหัวใจของผู้ป่วย (electrocardiogram – EGC) โดยป้อนตัวอย่างสัญญาณ EGC ที่บ่งถึงโรคหลอดเลือดหัวใจเพื่อการวิเคราะห์ข้อมูล คณะนักวิจัยได้ทดลองทั้งในกลุ่มผู้มีสุขภาพแข็งแรงและกลุ่มผู้มีปัญหาโรคหัวใจ ผลการทดลองพบว่า AI สามารถระบุความแตกต่างของสัญญาณ EGC ระหว่างผู้มีสุขภาพดีกับผู้ป่วยโรคหัวใจด้วยความแม่นยำถึงร้อยละ 98.5

อย่างไรก็ตาม โครงการดังกล่าวยังเป็นการวิจัยเบื้องต้นและต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมด้วยฐานข้อมูลที่ใหญ่ขึ้นจากโรงพยาบาลท้องถิ่นในสิงคโปร์ โดยกำหนดระยะเวลาทดลองอยู่ระหว่าง 18 – 24 เดือน เพื่อเพิ่มความถูกต้องและแม่นยำของเครื่องมือต่อไป ทั้งนี้ เครื่องมือวินิจฉัยนี้จะช่วยให้แพทย์คัดแยกผู้ป่วยที่ต้องรับการรักษาอย่างความเร่งด่วน และลดจำนวนประเภทของการทดสอบขั้นพื้นฐานต่อผู้ป่วยอีกด้วย

ศูนย์ปฏิบัติการภาพถ่ายโรคหัวใจด้วย AI แห่งแรกของสิงคโปร์และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

เมื่อวันที่ 8 มีนาคม 2565 ศูนย์โรคหัวใจแห่งชาติ (National Heart Disease Centre – NHCS) สิงคโปร์ ก่อตั้งศูนย์วิจัยภาพถ่ายระบบหัวใจและหลอดเลือดด้วยปัญญาประดิษฐ์ (Cardiovascular Systems Imaging and Artificial Intelligence – CVS.AI) อย่างเป็นทางการ และเป็นศูนย์วิจัยภาพถ่ายระบบหัวใจแบบมีบูรณาการแห่งแรกของสิงคโปร์และภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ทั้งการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) การใช้เครื่องเอกซเรย์ CT scan และวิธีสร้างภาพทางนิวเคลียร์ (nuclear image) เพื่อตรวจจับและวินิจฉัยแนวโน้มของโรคหัวใจได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ วิธีการดังกล่าวยังช่วยวิเคราะห์และตรวจจับโครงสร้างการทำงานของหัวใจ เช่น ตรวจจับคราบไขมันบนผนังหลอดเลือดแดงและกล้ามเนื้อหัวใจ

ผู้ช่วยศาสตรจารย์ Lohendran Baskaran หัวหน้าฝ่ายคลีนิคและรองศาสตราจารย์ Zhong Liang หัวหน้าฝ่ายเทคนิค
ของศูนย์ปฏิบัติการภาพถ่ายโรคหัวใจด้วย AI ที่ศูนย์โรคหัวใจแห่งชาติสิงคโปร์
แหล่งที่มา: The Straits Times
(https://www.straitstimes.com/singapore/health/detecting-monitoring-heart-disease-gets-an-edge-from-ai-with-new-lab-at-national-heart-centre)

หัวหน้าศูนย์ CVS.AI ตั้งข้อสังเกตเพิ่มเติมว่า AI สามารถตรวจจับและเข้าใจข้อมูลที่ซับซ้อนได้หลายมิติมากกว่าการวิเคราะห์โดยมนุษย์ และช่วยเพิ่มความสามารถในการวินิจฉัยโรค รวมทั้งลดจำนวนบุคลากรและเวลาที่ใช้ในการวิเคราะห์ภาพแสกนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตลอดจนช่วยวิเคราะห์ภาพถ่ายหัวใจความละเอียดระดับสูงสุด และระบุการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถวัดได้ด้วยสายตามนุษย์อย่างละเอียดอ่อนภายในไม่กี่นาที ซึ่งดีกว่าระบบปฏิบัติการแบบเก่าที่ต้องใช้เวลา 2 – 4 ชั่วโมง

ผู้อำนวยการด้านการแพทย์แห่ง NHCS คาดหวังว่า เทคโนโลยี AI กับการพัฒนาการถ่ายภาพระบบหัวใจนี้จะช่วยลดต้นทุน เพิ่มการเข้าถึงของผู้ป่วย และช่วยพัฒนาคุณภาพชีวิตด้านสาธารณสุขแก่ประชาชน

ความร่วมมือกับภาคเอกชน

เมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2565 ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติ (National Supercomputing Centre – NSCC) สิงคโปร์ SingHealth และบริษัทผู้ผลิตชิป Nvidia ของสหรัฐฯ ได้ทำข้อตกลงความร่วมมือสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์1 ระบบใหม่ในงาน Supercomputing Asia 2022 ณ ศูนย์ประชุมซันเทคในสิงคโปร์ ซึ่งจะช่วยเร่งการประมวลผลกลุ่มข้อมูลของผู้ป่วยที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน และเปิดให้ใช้บริการได้ภายในปี 2565 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีหน้าที่ (1) ช่วยออกแบบอัลกอริธึมที่วิเคราะห์ข้อมูลทางคลีนิค แสกนหัวใจและจอประสาทตาของผู้ป่วย เพื่อประมวลความเร่งด่วนในการรักษา (2) พัฒนาการทำงานของ AI ในโครงการ Apollo ซึ่งเป็นโครงการระดับชาติเพื่อวิเคราะห์การแสกนหลอดเลือดหัวใจ และวินิจฉัยโรคหัวใจและหลอดเลือดภายใน 10 นาที ซึ่งเร็วกว่าการวินิจฉัยของนักรังสีวิทยา ทำให้คณะแพทย์มีเวลาในการรักษาผู้ป่วยมากขึ้น และ (3) พัฒนาโมเดล AI เพื่อระบุนีโอแอนติเจน (neoantigen) ซึ่งเป็นโปรตีนกลายพันธุ์ที่พบได้ในเซลล์มะเร็ง โดยผู้อำนวยการฝ่ายกลยุทธ์และการวางแผน NSCC คาดว่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะปฏิบัติงานได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ปกติถึง 100 เท่า

ข้อมูลเพิ่มเติม

ในภูมิภาคเอเชีย-แปซิฟิก ทั้งภาครัฐและเอกชนประยุกต์ใช้ AI ในการวินิจฉัยและทำนายโรคหัวใจในหลายประเทศ อาทิ 1) Omron Healthcare และมหาวิทยาลัยเกียวโตในญี่ปุ่นร่วมมือกันศึกษาการใช้ AI ในการวินิจฉัยและทำนายโรคหัวใจเบื้องต้น และ 2) บริษัท Artrya ซึ่งเป็นบริษัทเทคโนโลยีการแพทย์ของออสเตรเลียเปิดตัว Salix โดยใช้ AI กับการวินิจฉัยโรคหลอดเลือดหัวใจ โดยพัฒนาร่วมกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเวสเทิร์นออสเตรเลีย ทั้งนี้ เครื่องมือวินิจฉัยตรวจจับและประเมินคราบไขมันจากหลอดเลือดจาก CT scan ได้รับอนุญาตให้จำหน่ายเชิงพาณิชย์ในออสเตรเลียแล้ว

จากข้อมูลของกระทรวงสาธารณสุขไทย เมื่อวันที่ 16 กันยายน 2561 ระบุว่า ปัจจุบันมีคนไทยที่ป่วยด้วยโรคหัวใจและหลอดเลือด 432,943 คน มีอัตราการเสียชีวิตถึง 20,855 คนต่อปี หรือชั่วโมงละ 2 คน จากสถิติปี 2559 พบว่า ในไทยมีสถิติผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในห้องฉุกเฉินจำนวน 458 คนต่อประชากร 100,000 คน ซึ่งสูงกว่าสหรัฐอเมริกา (ผู้ป่วย 421 คนต่อประชากร 100,000 คน) ออสเตรเลีย (ผู้ป่วย 331 คนต่อประชากร 100,000 คน) และอังกฤษ (ผู้ป่วย 412 คนต่อประชากร 100,000 คน) ทั้งนี้ ไทยมีผู้ป่วยเข้ารับบริการในห้องฉุกเฉินเป็นจำนวนมากถึง 35 ล้านครั้งต่อปี และร้อยละ 60 เป็นผู้ป่วยไม่ฉุกเฉิน ดังนั้น เพื่อลดอัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดเฉียบพลัน การพิจารณาคัดแยกผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในห้องฉุกเฉินจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ไทยเป็นประเทศที่มีศักยภาพด้านการแพทย์และเป็นศูนย์กลางการท่องเที่ยวเชิงสุขภาพ (medical tourism) การมีเครื่องมือแพทย์ที่ทันสมัยและมีความแม่นยำจะส่งเสริมความน่าเชื่อถือให้กับผู้ใช้บริการทางการแพทย์ในไทย ดังนั้น ผู้ประกอบการไทยอาจจะศึกษาการจัดตั้งสถาบันวิจัยที่มีความร่วมมือจากทั้งภาครัฐและเอกชนเช่นสิงคโปร์ เพื่อพัฒนานวัตกรรมสู่การแพทย์ที่ทันสมัย โดยเฉพาะโรคหัวใจ เพื่อช่วยลดอัตราการเสียชีวิตของประชาชนได้

1ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (SUPER COMPUTER) หมายถึงเครื่องประมวลผลข้อมูลที่มีความสามารถในการประมวลผลสูงที่สุด โดยทั่วไปสร้างขึ้นเป็นการเฉพาะเพื่องานด้านวิทยาศาสตร์ที่ต้องการการประมวลผลซับซ้อนและต้องการความเร็วสูง เช่น งานวิจัยขีปนาวุธ งานโครงการ อวกาศสหรัฐ (NASA) งานสื่อสารดาวเทียม หรืองาน พยากรณ์อากาศ เป็นต้น

ศูนย์ข้อมูลเพื่อธุรกิจไทย (BIC)
สถานเอกอัครราชทูต ณ สิงคโปร์

ข้อมูลอ้างอิง