In collaborazione con Progettare per la sanità Edra

I microservizi di Nvidia per la ricerca farmaceutica e la sanità

un robot guarda in un microscopio
Una nuova suite sfrutta l’Ia generativa per la creazione e distribuzione di applicazioni cloud-native. Dal linguaggio naturale alla biologia

L’Ia generativa sempre più a disposizione del mondo sanitario. Nvidia ci crede e lancia nuovi microservizi per sfruttare a fondo i progressi dell’IA da qualsiasi luogo e su qualsiasi cloud, semplificando l’accesso a tecnologie avanzate anche da parte di organizzazioni che non dispongono di ingenti risorse.

La nuova suite di microservizi per il settore sanitario comprende modelli e flussi di lavoro ottimizzati NVidia Nim Ai con Api, o interfacce di programmazione delle applicazioni, standard del settore, che fungono da elementi costitutivi per la creazione e la distribuzione di applicazioni cloud-native. Offrono funzionalità avanzate di imaging, riconoscimento del linguaggio naturale e vocale e generazione, previsione e simulazione di biologia digitale.

Inoltre, i kit e gli strumenti di sviluppo software accelerati, fra cui Parabricks, Monai, NeMo, Riva e Metropolis, sono ora accessibili come microservizi NVidia Cuda-X per accelerare workflow sanitari per la scoperta di farmaci, imaging medico e l’analisi genomica.

I nuovi 25 microservizi, spiega l’azienda, sono in grado di accelerare la trasformazione delle aziende sanitarie in quanto l’IA generativa introduce numerose opportunità. Tra queste, lo screening di trilioni di composti farmacologici per far progredire la medicina, la raccolta di dati migliori sui pazienti per favorire la diagnosi precoce delle malattie e l’implementazione di assistenti digitali più intelligenti.

La scoperta di nuovi farmaci

Entrando nel dettaglio dell’offerta, NVidia Nim fornisce inferenza ottimizzata per una crescente collezione di modelli nei settori dell’imaging, delle tecnologie mediche, della scoperta di farmaci e della salute digitale. Questi modelli possono essere utilizzati per la biologia e la chimica generativa e per la predizione molecolare. I microservizi Nim sono disponibili attraverso la piattaforma software NVidia Ai Enterprise 5.0.

Altre possibilità prevedono la raccolta di modelli per la scoperta di farmaci, fra cui MolMim per la chimica generativa, EsmFold per la previsione della struttura proteica e DiffDock per aiutare i ricercatori a capire come le molecole di farmaci interagiranno con i bersagli. Vista 3D accelera la creazione di modelli di segmentazione tridimensionali e Universal DeepVariant offre un miglioramento della velocità di chiamata delle varianti nei flussi di lavoro di analisi genomica di oltre cinquanta volte rispetto all’implementazione vanilla di DeepVariant eseguita su Cpu.

Aziende come Cadence, specializzata nel settore del software computazionale, sta integrando i microservizi NVidia BioNeMo per la scoperta molecolare guidata dall’intelligenza artificiale e l’ottimizzazione dei lead nella propria piattaforma di progettazione molecolare Orion, una piattaforma di progettazione molecolare, utilizzata per accelerare la scoperta di farmaci.

Orion consente ai ricercatori delle aziende farmaceutiche di generare, cercare e modellare librerie di dati con centinaia di miliardi di composti. I microservizi di BioNeMo, come il modello di chimica generativa MolMIM e il modello AlphaFold-2 per il ripiegamento delle proteine, aumentano notevolmente le capacità di progettazione di Orion.

Gli esempi di utilizzo della IA

Anche Hippocratic Ai sta sviluppando agenti sanitari di Ia generativa specifici per ogni compito alimentati dall’Llm dell’azienda incentrato sulla sicurezza per il settore sanitario, collegati ai microservizi di NVidia Avatar Cloud Engine e che utilizzeranno NVidia Nim per l’inferenza a bassa latenza e il riconoscimento vocale. Questi agenti parlano al telefono con i pazienti per fissare appuntamenti, condurre attività di sensibilizzazione pre-operatorie, eseguire follow-up post-dimissione e altro ancora.

Abridge invece sta realizzando una piattaforma di conversazione clinica alimentata dall’intelligenza artificiale che genera bozze di note, facendo risparmiare ai medici fino a tre ore al giorno. Per passare dall’audio grezzo in ambienti rumorosi alla bozza di documentazione è necessario che molte tecnologie Ai lavorino insieme senza soluzione di continuità. L’identificazione del linguaggio, la trascrizione, l’allineamento e la diarizzazione devono avvenire in pochi secondi, le conversazioni devono essere strutturate in base al tipo di informazioni mediche contenute in ciascun enunciato e devono essere applicati potenti modelli linguistici per trasformare le evidenze rilevanti in sintesi. Il sistema trasforma in tempo reale le conversazioni cliniche in documentazione post-visita di alta qualità.

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Un algoritmo per “prevedere” il tumore al fegato dieci anni prima

fegato digitalhealth
Lo studio dell'Irccs De Bellis di Castellana con l'Università di Modena usa un algoritmo basato sulla misurazione di alcuni biomarcatori nel sangue che permette di quantificare il rischio con eccezionale anticipo

È sufficiente poco più di una goccia di sangue per valutare efficacemente il rischio di sviluppare il tumore al fegato ben dieci anni prima della sua comparsa. Lo studio è dei ricercatori dell’Istituto nazionale di gastroenterologia Irccs Saverio de Bellis di Castellana Grotte (Ba) che hanno calcolato e applicato il punteggio Galad attraverso un algoritmo basato sulla misurazione di alcuni biomarcatori presenti nel sangue.

L’indagine, che ha coinvolto 545 pazienti con cirrosi epatica sorvegliati nel corso di 12 anni, è stato condotto in collaborazione con l’Università di Modena, e grazie all’utilizzo di un’innovativa strumentazione, sviluppata da Fujifilm.

L’efficacia del biomarcatore

“L’impiego del punteggio Galad – spiega Gianluigi Giannelli, direttore scientifico dell’Istituto de Bellis – ci consente oggi di quantificare il rischio di sviluppare un tumore al fegato dieci anni prima che esso si manifesti, un dato eccezionale, se si pensa che non esiste alcun altro biomarcatore per nessuna neoplasia così efficace”.  Il Galad, che include tre biomarcatori (alfafetoproteina, alfafetoproteina-L3 e des-gamma-carbossi protrombina), può affiancare l’attuale impiego dell’ecografia e potrebbe avere anche altri impieghi: “Il nostro recente studio dimostra come l’incremento di Galad abbia anche un valore prognostico, essendo correlato direttamente a una progressione del tumore – continua Giannelli –. Ma sono ancora molti i campi nei quali Galad potrebbe essere impiegato come supporto decisionale nella gestione del paziente con tumore epatico, e numerosi sono gli studi attualmente in corso presso il De Bellis”.

Lo strumento utilizzato per il calcolo del punteggio Galad, che consente il dosaggio simultaneo di tre biomarcatori in un unico campione di sangue, in Italia è in dotazione, oltre che al De Bellis, solo presso la Asl di Novara in Piemonte. L’Irccs pugliese l’ha acquistata grazie alla raccolta delle donazioni spontanee attraverso il 5 per 1000 destinato alla ricerca: “Si tratta di un chiaro esempio virtuoso, –  conclude Giannelli –, i cittadini grazie alla donazione 5 per 1000 hanno consentito l’acquisto della strumentazione e l’Irccs la mette a loro disposizione per la prevenzione di una malattia tumorale altamente aggressiva, chiudendo così un cerchio di mutua collaborazione che come destinatario principale ha sempre il cittadino”.

Il carcinoma epatocellulare (Hcc) rappresenta la terza causa più comune di decessi per tumore e la sua incidenza nella popolazione generale è in costante aumento. Rilevare precocemente la presenza del tumore al fegato, una delle neoplasie più maligne ed aggressive, è cruciale per garantire un trattamento ottimale della malattia, come sottolineato da Giannelli ”Il programma di sorveglianza dei pazienti con cirrosi epatica consente di ridurre del 37% la mortalità per epatocarcinoma, il 60% dei pazienti circa con tumore epatico che riceve trapianto, chirurgia o radiofrequenza ed è monitorato ha infatti una sopravvivenza di almeno cinque anni, mentre i pazienti con diagnosi tardiva, e quindi un tumore più avanzato, hanno una aspettativa di vita di 1-2 anni”.

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