Je leest:

Patiëntengegevens doorrekenen

Patiëntengegevens doorrekenen

Computer helpt arts en patiënt

Auteur: | 12 september 2016

Medische technieken als MRI-scans en DNA-analyses leveren enorme hoeveelheden informatie op die niet altijd goed hanteerbaar zijn voor medici. Onderzoekers van het AMC in Amsterdam ontwikkelden een gebruiksvriendelijke toegangspoort tot deze medische dataschatten: de Science Gateway.

“Een MRI-scan kan in drie richtingen duizenden tweedimensionale beelden van het brein maken. Op basis van alle foto’s kan een driedimensionaal beeld worden gereconstrueerd. Dat kost een normale computer al snel 72 uur”, vertelt Shayan Shahand, voormalig promovendus bij de UvA. Bij medisch onderzoek heb je al snel te maken met grote hoeveelheden informatie die veel verwerkingstijd kosten, wil Shahand maar zeggen. Hij werkte bij de e-sciencegroep van het AMC en ontwikkelde daar samen met anderen de Science Gateway: een computerprogramma dat helpt medische dataschatten te ontsluiten voor onderzoekers, gebruiksvriendelijk en sneller.

Jaren rekenen

“We keken bijvoorbeeld naar een onderzoek naar gevechtsstress bij militairen en de relatie met de structuur van het brein waarvoor MRI-scans van de hersenen werden genomen”, zegt Shahand. Die scans werden vaak gecombineerd met een ander soort scan waarop neuronenstromen zichtbaar zijn. Het samenvoegen van beide scans kost ongeveer honderd uur per patiënt. “Bij een normaal wetenschappelijk onderzoek heb je ongeveer vierhonderd proefpersonen: tweehonderd controlepersonen en de tweehonderd patiënten. Als je een 3D-scan van al die proefpersonen moet bekijken en vergelijken ben je dus jaren bezig met rekenen.”

Webwinkel

Een oplossing ligt in het gebruik van een netwerk van computers, zoals dat kan bij het grote geavanceerde computercentrum SURFsara in Amsterdam. Wetenschappers die daar gebruik willen maken van een supercomputer stuiten echter vaak op problemen door een gebrek aan technische kennis, bijvoorbeeld omdat ze niet weten hoe de computerinstructie, of command line werkt.

Natuurlijk kunnen wetenschappers programmeurs om hulp vragen, maar dat is niet efficiënt. Als wetenschappers zelf aan de slag gaan, gebeuren taken vaak minder goed. Shahand: “De toegangspoort die wij met de Science Gateway hebben ontwikkeld is een simpel systeem met gebruiksvriendelijke interface, die je zonder technische kennis kunt gebruiken.”

“Je kunt de zoekfunctie vergelijken met die van Google”, zegt Shahand. “Wetenschappers kunnen kiezen hoe ze de data willen verwerken en om welke data het gaat. De interface lijkt op die van een webwinkel waarbij je producten in een winkelmandje stopt. Het is een intuïtief platform om bruikbare informatie uit terabytes van medische data te halen.”

“Je kunt de zoekfunctie vergelijken met die van Google”, Shayan Shahand, voormalig promovendus bij de UVA en oud-lid van de e-sciencegroep van het AMC.

Bij de bouw van de Science Gateway bracht Shahand in kaart welke problemen er waren. Welke programma’s gebruikten de wetenschappers om data te verwerken? Wat waren de functies en de karakteristieken van de systemen die ze gebruiken? Het bleek vaak om een combinatie van programma’s te gaan. Waarbij simpele problemen spelen: bijvoorbeeld dat de MRI-technicus de data op een andere plek opslaat dan waar de onderzoeker het nodig heeft. “Je wilt dus niet alleen grote hoeveelheden data delen, maar ook exact bepalen wie erbij kan en wat ermee gebeurt.”

Gebruikerstesten

De Gateway is inmiddels aan de vijfde generatie toe. Het was de eerste versie die een naam kreeg: Rosemary, Shahand noemde hem zo simpel omdat hij mooie jeugdherinneringen heeft aan het geurige kruid rozemarijn. De eerste twee generaties werden ingezet bij colleges van bachelorstudenten en masterstudenten Neuroscience. Die gebruikten de software om hun data te verwerken. De derde generatie werd gebruikt door neurowetenschappers en bio-informatica wetenschappers, onder meer voor analyse van DNA-patronen in relatie tot immuunsystemen. Op basis van feedback uit gebruikerstesten – onder meer over samenwerking en data-management – werden de vierde en vijfde versie ontworpen.

Supercomputers bij het computercentrum SURFsara helpen grote hoeveelheden data te verwerken.

Goede richting

De Science Gateway is echter nog geen compleet werkend softwarepakket, maar een basis waar verschillende onderzoeksgroepen mee aan de slag kunnen, benadrukt Shahand. “Je moet het zien als een proof of concept. We hebben een stap in de goede richting gedaan met de onderzoeken bij de onderzoeksgroepen Biomed en Neuroscience. Maar ook wetenschappers en medici uit andere vakgebieden kunnen er baat bij hebben. Afhankelijk van het werkveld en vakgebied, moeten er aparte tools worden ontworpen. Bij Neuroscience was dit bijvoorbeeld de tool om de 3D-scans te analyseren. Zoals organisaties investeren in een e-mailstructuur, zouden ze ook moeten investeren in de Science Gateway. Het is een continu proces.”

De voormalig promovendus heeft zijn thesis eind 2015 ingeleverd. Het project gaat verder bij het Academisch Medisch Centrum met een ander team. Shahand is overtuigd van de potentie van de Gateway. “Het gaat niet alleen om tijdswinst door gebruik van supercomputers. Resultaten zijn eenvoudiger te delen met collega’s. Data die uit het ene programma rolt, hoeft niet langer handmatig in een ander programma te worden ingevoerd. Dat proces is geautomatiseerd. Wetenschappers hoeven niet meer na te denken over de vraag waar ze hun data bewerken en hoe ze het op een andere pc krijgen. En er wordt automatisch een logboek bijgehouden waarin staat wat er allemaal gebeurd is met de data. Daardoor is onderzoek beter reproduceerbaar.”

Het onderzoek naar de Science Gateways is mede gefinancierd door het Commit-project Data2Semantics

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 september 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.