新的ORNL AI工具彻底改变了癌症患者与临床试验匹配的过程

2019-07-06 10:38:09

来自能源部橡树岭国家实验室健康数据科学研究所的一组研究人员利用人工智能的力量将癌症患者与临床试验更好地匹配。研究人员是开发数字工具以应对复杂挑战的十个团队之一作为机会项目(TOP)健康冲刺的一部分,以癌症和莱姆病等医疗条件为基础,这是由人口普查局主办的为期14周的工作,由卫生和人类服务部协调,由两位总统创新研究员领导。

TOP工具依赖于新兴技术,并使用来自国家癌症研究所(NCI)和退伍军人事务部等政府机构的开放数据构建。该冲刺旨在加强技术专家,问题专家和社区领导者之间的合作,以应对现实世界的挑战并改善患者的生活。

“癌症试验资格面临的主要障碍之一是数据的非结构化性质,”ORNL团队负责人Ioana Danciu说。“人工智能和自然语言处理工具改进并推进了癌症患者与有希望的临床试验相匹配的过程。”

该团队包括健康数据科学研究所所长Georgia Tourassi和ORNL研究人员Blair Christian和Shamimul Hasan,他们开发了一种新颖的知识图表,以一种可以构建工具的方式呈现信息,从大量非结构化文本中提取有意义的信息。

通过应用无监督机器学习和大规模图形分析方法,类似于Netflix用于向客户推荐程序和电影的方法,该团队旨在找到具有相关目标的临床试验。

ORNL的“SmartClinicalTrials”能力建立在现有的NCI-DOE合作基础上,ORNL研究人员在该合作中领导试点工作,以扩展癌症监测能力,并建立能够预测不同类型癌症的临床过程和结果的统计模型。

TOP团队将临床试验数据添加到exascale知识图表中,该图表连接来自不同来源的数据,如电子健康记录,医学本体和公共数据集。“这些工具可以存储信息,并以一种允许计算分析和知识发现的方式不断添加新信息,”Danciu说。

“通过健康数据科学研究所,ORNL正在建立科学能力,以解决生物医学科学和医疗保健服务领域中与国家相关的问题,”Tourassi说。“像TOP冲刺这样的练习让我们有一个集中的问题,可以促进研究,同时展示跨机构合作的力量,从政府数据中获得新的见解。这一冲刺说明,为了使科学民主化,加速发现,并为癌症社区创造有用的产品,我们需要一种将开放式医疗保健数据,领域专业知识和计算资源结合在一起的合作。“

该研究还得到了ORNL的AI计划的启发和启用,该计划利用实验室独特的专业知识,计算能力和用户设施,加速科学突破,增强国家安全。

该倡议已经展示了材料科学,工程设计,加速学习和可扩展性方面的新功能。例如,ORNL的研究人员已经证明,机器学习算法可用于从信噪比较低的信号中提取信息; 开发的算法能够用很少的训练数据加速建模和仿真; 并设计了能够检测癫痫发作的新型仿生神经形态装置。

“ORNL对人工智能的投资,加上其在科学,计算机和工程方面的专业知识及其世界一流的设施,使该实验室在科学和国家安全方面继续保持领先地位,”ORNL人工智能项目主任David Womble说。

TOP团队的工作代表了人口普查局 - 卫生和人类服务部合作伙伴关系下发布的第一个“健康挑战”,并展示了ORNL在健康数据科学领域的AI能力。

“这是一个探索性项目,”丹丘说。“最终,我们有兴趣释放ORNL内部独有的计算资源和数据科学专业知识的力量,以找到具有广泛社会影响的大问题的端到端解决方案,临床试验患者匹配当然符合这种描述。”

她补充说,其他挑战参与者是大型商业公司,该团队希望与行业合作,进一步认识到人工智能在更广泛地革新癌症试验和癌症管理方面的潜力。

“能够从ORNL的科学专业知识库中获取并利用现有的研究成果来推动进展,突出了当地,联邦和全球人工智能计划的必要性,”Tourassi说。