Scientist’s AI-Enabled Device Helps Diagnose Diseases in Under a Minute

ai device to diagnose diseases

Dr Tathagato Rai Dastidar dibesarkan di lingkungan di mana ilmu pengetahuan berkuasa, kenangnya. Orang tuanya adalah profesor di Indian Association for the Cultivation of Science, yang merupakan lembaga penelitian tertua di India.

“Jadi, sains telah menjadi roti dan mentega saya sejak masa kanak-kanak. Saya selalu terpesona dan ingin tahu tentang sains dan teknologi,” kata Dr Dastidar (45) dalam percakapan dengan The Better India.

Veteran industri teknologi selama 22 tahun, yang memegang 11 paten Amerika Serikat, adalah pendiri startup medtech Bengaluru SigTuple, yang mengotomatiskan tinjauan mikroskopis manual sampel biologis menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk waktu penyelesaian yang lebih cepat bagi pasien, membuat kehidupan patolog lebih mudah.

Kecintaan Dr Dastidar pada sains dan teknologi membawanya ke koridor Institut Teknologi India (IIT) yang terkenal, Kharagpur. Di sana, ia menyelesaikan BTech dan PhD-nya dalam ilmu komputer dan teknik sebelum memulai perangkat lunak pengembangan karier dan memegang posisi kepemimpinan teknis untuk beberapa perusahaan teknologi terkemuka di dunia.

Namun, ketika ia memulai karir profesionalnya pada tahun 2000 di National Semiconductor, sebuah produsen semikonduktor Amerika, tragedi kembali terjadi.

Ayah Dr Dastidar meninggal pada tahun yang sama setelah perawatannya untuk leukemia myeloid akut tertunda karena kesalahan diagnosis sebelumnya. Di samping pekerjaan hariannya di berbagai perusahaan teknologi, selama sekitar satu setengah dekade, Dr Dastidar mulai menangani masalah bagaimana mencegah kesalahan diagnosis medis yang fatal. Ia mendirikan SigTuple pada tahun 2015.

SigTuple, sebagian, merupakan hasil dari pencarian solusi ini, dan bersama perusahaan, dia telah memulai misi untuk merevolusi patologi melalui robotika dan AI tingkat lanjut.

“Di SigTuple, kami menerapkan kecerdasan buatan ke area yang berdampak positif bagi kehidupan manusia. Diagnosis kondisi penyakit yang akurat dan dini adalah salah satu caranya, dan penyebab ini beresonansi dengan saya secara pribadi, ”katanya.

Mengurangi hilangnya nyawa manusia

Pendiri dan CEO SigTuple mengembangkan perangkat berkemampuan AI yang mendeteksi penyakit dalam waktu kurang dari satu menit dan membantu ahli patologi melakukan pekerjaan mereka dengan lebih baik Pendiri dan CEO SigTuple Dr Tathagato Rai Dastidar dengan perangkat AI100

Mengambil pendekatan multi-disiplin, SigTuple menggabungkan AI, robotika, mikrofluida, dan komputasi awan untuk menciptakan solusi diagnostik cerdas yang membuat pemberian layanan kesehatan berkualitas terjangkau dan mudah diakses.

Berikut cara Dr Dastidar menjelaskan rumusan masalah tersebut.

“Dalam banyak kasus, penyakit kritis tidak terdiagnosis sampai terlambat. Hal ini bisa terjadi karena kurangnya akses terhadap layanan kesehatan yang berkualitas. Bisa juga karena inefisiensi dalam sistem pelayanan kesehatan. Apa pun penyebabnya, efeknya pada akhirnya tragis – penderitaan yang tidak perlu dan hilangnya nyawa manusia. Ide di balik SigTuple adalah membangun kecerdasan buatan yang dapat membantu skrining dan diagnosis dini, mungkin di area yang kurang terlayani, yang akan membuat hidup pasien akhir menjadi lebih baik.”

Lebih khusus, bagaimanapun, ia mencatat bahwa ada satu ahli patologi untuk populasi lebih dari 65.000 orang. Dengan tujuan membuat hidup ahli patologi lebih mudah dan dengan demikian meningkatkan hasil pasien, fokus mereka terletak pada mengotomatiskan proses tinjauan mikroskopis manual yang tidak efisien dan rawan kesalahan untuk tes yang paling umum – mikroskop darah dan urin.

Menavigasi ‘kemacetan terbesar’

Salah satu perangkat kunci yang mereka kembangkan dalam hal ini adalah AI100, yang menawarkan solusi menggabungkan komponen perangkat lunak dan perangkat keras. Perangkat kerasnya adalah pemindai slide otomatis, yang mampu mengubah spesimen fisik apa pun menjadi gambar digital.

Platform AI menganalisis gambar-gambar ini dan memberikan wawasan klinis ke dalam sampel, yang mempersingkat waktu peninjauan slide untuk ahli patologi dan memungkinkan mereka untuk bekerja dengan lancar dari jarak jauh atau berkolaborasi dengan rekan mereka di seluruh geografi.

“Tinjauan mikroskopis sampel darah adalah standar emas untuk diagnosis banyak penyakit kritis. Ini termasuk sesuatu yang serius seperti berbagai bentuk leukemia. Proses ini sebagian besar masih manual di lebih dari 96% laboratorium di seluruh dunia dan karenanya menjadi hambatan terbesar dalam hal waktu penyelesaian untuk pelaporan sampel,” jelas Dr Dastidar.

“Karena manual, juga rawan error. Yang terpenting, mikroskop darah sejauh ini merupakan kasus penggunaan mikroskop terbesar di laboratorium klinis. Ide di balik AI100 adalah untuk mengotomatisasi tinjauan mikroskopis sampel darah melalui robotika dan AI, untuk membuat proses terstandarisasi, mengurangi waktu penyelesaian, dan meningkatkan kualitas pelaporan,” tambahnya.

Meskipun ide AI100 berasal dari kelahiran SigTuple, Dr Dastiar dan timnya mencoba berbagai pendekatan di sisi perangkat keras sebelum memusatkan perhatian pada desain saat ini. Dia mengatakan timnya tahu bahwa mereka harus membuat perangkat kerasnya sendiri, karena tidak ada solusi hemat biaya yang tersedia untuk mikroskop digital otomatis di pasar.

“Tantangan terbesar kami adalah kurangnya pengalaman tim pendiri dengan desain perangkat keras, terutama perangkat keras yang membutuhkan presisi tingkat mikron, seperti pada mikroskop. Kami memiliki banyak pengalaman dalam mengembangkan kecerdasan buatan dan alat analisis data, tetapi hampir tidak ada yang mengembangkan perangkat keras. Akibatnya, kami membuat banyak kesalahan pemula selama ini, yang menunda penyebaran akhir AI100 ke pasar. Itu adalah pelajaran yang bagus untuk dipelajari, ”katanya.

AI100 siap untuk pengujian beta mulai awal 2019. SigTuple menyebarkan versi beta ke banyak lab, dan menggunakan kesempatan ini untuk mengumpulkan umpan balik pelanggan dan memuluskan segala kesulitan.

Namun, COVID-19 mengurangi rencana komersialisasi mereka. Mereka memulai penerapan komersial AI100 setelah gelombang kedua pandemi mereda pada akhir 2021.

Perangkat AI100 SigTuple membantu ahli patologi mendeteksi penyakit dalam waktu kurang dari satu menit. Perangkat AI100 SigTuple

Bagaimana cara kerjanya?

Dalam praktik laboratorium normal, sampel darah dioleskan pada slide kaca dan kemudian diperiksa di bawah mikroskop.

Dengan perangkat ini, alih-alih ahli patologi meninjau slide di bawah mikroskop, slide dimasukkan ke dalam AI100. Mesin secara otomatis menangkap gambar mikroskopis pembesaran tinggi dari bagian slide yang relevan dan mengunggah gambar ke platform cloud.

“Modul AI berada di platform cloud. Ini menganalisis gambar, meniru apa yang akan dilakukan ahli patologi saat meninjaunya di bawah mikroskop. Hasil analisis ini kemudian disajikan kepada ahli patologi di web browser, yang membuat laporan dapat diakses dari mana saja dan kapan saja. Ahli patologi meninjau laporan yang disarankan AI dan kemudian menyetujuinya.

Proses ini membantu alur kerja saat ini dalam banyak hal,” kata Dr Dastidar.

Pertama-tama, ahli patologi tidak perlu berada di laboratorium untuk melaporkan sampel.

“Bayangkan seorang pasien kritis yang membutuhkan perhatian segera di tengah malam. Sebelumnya, ahli patologi harus bergegas ke rumah sakit atau pasien harus menunggu. Sekarang, itu tidak diperlukan lagi, karena ahli patologi dapat melaporkan dari rumah, sementara sampelnya ada di laboratorium tempat mesin AI100 berada. Selanjutnya, karena AI melakukan sebagian besar pekerjaan ahli patologi, itu membuatnya lebih efisien, dengan mengurangi waktu peninjauan. Dia sekarang dapat lebih berkonsentrasi pada pasien yang benar-benar kritis, daripada membuang waktu untuk sampel yang hampir normal,” jelasnya.

Terakhir, AI bebas dari kesalahan terkait kelelahan yang berdampak pada ahli patologi manusia. Lebih baik dalam mendeteksi kelainan yang lebih jarang dan mudah terlewatkan. Ini pada akhirnya meningkatkan hasil pasien akhir. Dengan mikroskop digital otomatis berkemampuan AI, proses peninjauan sampel oleh ahli patologi, yang biasanya memakan waktu 5 hingga 10 menit, kini telah berkurang menjadi 30 detik. Selain itu, berkat teknologi ini, ahli patologi sekarang dapat meninjau sekitar 300 slide per hari dibandingkan dengan 30 slide dengan larutan mikroskopis manual, menurut Dr Dastidar.

“Beginilah AI, robotika, dan cloud bersatu untuk meningkatkan kecepatan dan akurasi diagnosis. Selain itu, selain darah, AI100 juga dapat menganalisis sampel urin. Mikroskopi urin adalah penggunaan mikroskop yang paling umum kedua di laboratorium klinis. Segera, pengujian lain dan lebih terspesialisasi akan diaktifkan pada platform yang sama,” tambahnya.

Komponen AI100

AI100 terdiri dari kolom optik dengan lensa mikroskopis (pembesaran 400X), unit pencahayaan LED, dan kamera CMOS (semikonduktor oksida logam pelengkap).

“Ini memiliki tahap mekanis yang digunakan untuk memindahkan sampel di bawah lensa, dan juga untuk memfokuskannya, yang beroperasi pada tingkat presisi mikron. Ada papan sirkuit cetak elektronik (PCB) untuk mengontrol tahap mekanis dan unit LED. Ini juga berisi unit komputasi lengkap yang terdiri dari prosesor Intel dan GPU NVIDIA,” kata Dr Dastidar.

“SigTuple memiliki kemampuan untuk merakit perangkat keras di rumah. Kami juga menjalin kerja sama dengan produsen kontrak bersertifikat untuk perangkat medis. Sementara banyak komponen internal yang diimpor, beberapa bersumber secara lokal. Penutup plastik dan komponen mesin diproduksi secara lokal,” Pranat Bhadani, Presiden Pertumbuhan Bisnis, SigTuple.

Meningkatkan perawatan di kota Tier 2 dan 3

SigTuple juga berfokus untuk melengkapi kota Tingkat 2 dan 3 dengan memasang perangkat mereka di laboratorium patologi dan memperkenalkan kebutuhan akan mikroskop digital otomatis canggih, yang akan membantu mengatasi kelangkaan ahli patologi.

“Sebagian besar rantai laboratorium terhambat kemampuannya untuk membuka pusat diagnostik berkualitas di kota Tingkat 2 dan 3 (dan bahkan lebih jauh), karena ketidakmampuan untuk menemukan ahli patologi yang baik untuk laboratorium semacam itu. Jadi, mereka biasanya beroperasi dalam model hub-and-spoke, di mana sampel dari kota-kota kecil diangkut ke pusat utama mereka di kota-kota besar. Ini memiliki kelemahan yang jelas — peningkatan waktu penyelesaian, degenerasi sampel saat transportasi, dan seterusnya,” jelas Bhadani.

Mikroskopi membutuhkan kehadiran fisik ahli patologi di laboratorium. Sebagian besar fungsi lain di lab dapat dilakukan secara digital, dengan teknisi di lab menjalankan mesin.

“AI100 memungkinkan laboratorium untuk melakukan mikroskopi secara digital melalui internet, meniadakan kebutuhan untuk menghadirkan ahli patologi secara fisik di laboratorium. Mengingat peningkatan efisiensi ahli patologi karena AI, ahli patologi yang sama sekarang dapat melihat lebih banyak sampel dalam sehari daripada yang dapat dia lakukan sebelumnya. Beginilah cara SigTuple membantu laboratorium dalam perampokan mereka ke kota-kota kecil. Kami menghitung hampir semua laboratorium teratas dan jaringan rumah sakit di India sebagai pelanggan kami — HCG, Manipal, Krsnaa Diagnostics, SRL, Aarthi Scans, dll,” kata Bhadani.

Apa jalan ke depan untuk SigTuple?

“Kami akan melanjutkan perjalanan inovasi kami di ruang medis dan menghasilkan solusi baru yang memecahkan masalah klinis nyata. Kami juga akan melanjutkan perjalanan kami untuk berkembang secara komersial, baik di India maupun internasional,” kata Dr Dastidar.

(Diedit oleh Divya Sethu)

Author: Gregory Price