Cartella clinica digitale intelligente, cos’è e come utilizza la blockchain

La tecnologia blockchain con i registri distribuiti rappresenta la possibilità della più efficace innovazione in Sanità per trasformare le trasmissioni di conoscenze da centripete a distribuite [...]
Gian Piero Sancipriano

Medico chirurgo specialista in Nefrologia

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La ‘Cartella clinica digitale intelligente’ è la documentazione individuale dello stato di salute del cittadino elaborata dall’intelligenza umana naturale e dall’intelligenza artificiale; è totalmente digitalizzata; utilizza la medicina impostata sul sistema binario di logica della domanda – risposte; adotta la tecnologia blockchain con registri distribuiti; porta il medico alle decisioni documentabili della diagnosi, della terapia e della prognosi; verifica i risultati se gli esiti sono disponibili.

Il cittadino è il proprietario della Cartella su cui lavorano gli operatori sanitari, che per le specifiche competenze e il lavoro eseguito, hanno responsabilità individuali. La ‘Cartella clinica digitale intelligente’ per gli aspetti medico legali riprende i caratteri della Cartella clinica cartacea ospedaliera che è atto pubblico.

Cartella clinica digitale: dati e informazioni

I dati sono sequenze di segni alfanumerici ai quali non è attribuito alcun significato. Le informazioni derivano dai dati ai quali è stato dato il significato.

Luigi Mischitelli su Agenda digitale scrive: “IBM Watson Health mirava a distruggere il cancro mediante l’utilizzo di un super computer; tuttavia ha sperimentato un fallimento di alto profilo con la texana MD Anderson, creando una battuta d’arresto non solo per IBM, ma per l’idea (americana) dell’utilizzo dell’intelligenza artificiale in Sanità. Il Wall Street Journal ha attribuito il fallimento alla difficoltà di usare dati per l’intelligenza artificiale in un ambito complesso come quello sanitario. Gli sforzi di Watson Health per applicare l’intelligenza artificiale in aree come la cura del cancro potrebbero aver sottovalutato le sfumature della ‘sfida’, sfociando in un’area grande ed incontrollabile. Ciò che è certo, tra le sfide fondamentali per l’intelligenza artificiale, è che i dati storici figurano come una ‘guida limitata al futuro’ quando si diagnostica e si trattano condizioni complesse in Medicina”.

In Sanità avere molti dati non significa avere molte informazioni, avere molte informazioni non significa avere molte conoscenze. Suscita stupore che, dopo un impegno enorme per raccogliere i big data, ora si cerchino gli smart data, i data drive, data mining e così via.

La Cartella clinica digitale intelligente non utilizza dati ma informazioni e conoscenze.

Cartella clinica digitale: le conoscenze

La conoscenza è la facoltà, l’atto, il modo e l’effetto del prendere possesso intellettualmente o psicologicamente con attività sistematica, di qualunque aspetto certo di quella che è considerata la realtà.

Le conoscenze sono informazioni in grado di generare altre informazioni sulla base dell’esperienza.

Esistono diverse conoscenze, in Sanità sono classificabili in conoscenze deterministiche, probabilistiche e scientifiche.

Le conoscenze deterministiche sono conoscenze secondo le quali il verificarsi dei fenomeni è necessariamente determinato secondo principi di causa diretta e necessaria ed effetto; sono fondate sul ragionamento simbolico, sulla logica, sui sistemi esperti, sull’esperienza sono valide e possono essere la guida costante alle menti.

Le conoscenze probabilistiche sono fondate su calcoli di statistica, di probabilità e di algoritmi, non discendono da ragionamenti logici dell’uomo, pertanto, sono molto meno utili alla medicina, perché non è sempre noto come si producano e se siano esatte. Sono ‘opinioni matematiche’, utili consulenti, non siano decisori se non supervisionati dall’uomo e non da se stessi.

Le conoscenze scientifiche in Sanità non sono certe nel tempo poiché la medicina progredisce, evolve e muta, quindi queste decadono a velocità diversa secondo le risorse tecnologiche, strutturali, intellettive e organizzative.

Le conoscenze in Sanità devono essere:

  • classificate in prevenzioni, anamnesi, esami obiettivi, esami di laboratorio, diagnosi, terapie, prognosi; le anamnesi e gli esami obiettivi sono centinaia, le diagnosi sono centinaia di migliaia
  • attuali, affidabili, aggiornabili, annullabili, chiare, collettive, conclusive, comprensibili, condivise, contestualizzate, essenziali, estraibili, integrate con simboli palesi e formule note, integre, libere, prive di sigle, semplici, sincere, stampabili, totali, trasferibili, trasparenti, verificabili, verificate
  • complete dalla nascita al fine vita dell’interessato, collocate nella totalità in unica sede informatica, continue e continuative
  • suddivisibili in domini ristretti, capitoli, paragrafi, titoli, sottotitoli per ogni specialità medica e per ogni attività assistenziale di base, specialistica e ultraspecialistica ospedaliera ed extra ospedaliera
  • esatte al momento dell’immissione, ma potrebbero essere errate dopo pochi giorni, ore o minuti
  • gestite dalle Associazioni scientifiche per quanto di competenza
  • garanti di autoapprendimento, autonomia professionale, obiezione e tutela di coscienza
  • controllate da Enti pubblici che hanno il dovere di stabilire gli standard di legge
  • riconoscibili nella responsabilità dell’introduzione, elaborazione, utilizzo, aggiornamento, correzione, archiviazione e cancellazione
  • disponibili ai cittadini e a tutti gli operatori della Sanità.

Il Canadian Institute for Health Research afferma: “La conoscenza deve essere comunicata perché la stessa conoscenza è trasferimento e scambio di conoscenze. Un processo dinamico e iterativo che include sintesi, disseminazione, scambio e applicazione etica della conoscenza; in Sanità ha le finalità di migliorare la salute della popolazione, contribuire a rendere più efficienti i servizi sanitari e rafforzare il sistema di assistenza. Questo processo si attiva con un complesso sistema d’interazioni tra i ricercatori e gli utilizzatori dei risultati della ricerca che può variare d’intensità, complessità e livello di coinvolgimento e dipende dalla natura della ricerca e dai risultati oltre alle esigenza di chi ne usa i risultati”.

La ‘Cartella clinica digitale intelligente’ ha tutte le potenzialità per soddisfare queste caratteristiche.

Le intelligenze naturali

L’intelligenza umana naturale è la capacità innata d’intendere, pensare, giudicare, interpretare con abilità e prontezza, evolvere e cambiare le proprie abitudini in relazioni alle modificazioni delle conoscenze e degli ambienti.

L’intelligenza collettiva è la capacità universalmente distribuita, costantemente aumentata, coordinata in tempo reale, in grado d’indurre un’effettiva mobilitazione di competenze, attraverso il mutuo riconoscimento e arricchimento cognitivo dei collaboranti.

L’intelligenza connessa è la capacità degli uomini di comunicare attraverso reti informatiche che hanno debiti e crediti informativi, semantica, standard, linguaggi, tecnologie e conoscenze concordate, condivise e uniformi.

La‘Cartelle clinica digitale intelligente è lo strumento ideale per le intelligenze umane naturali, collettive e connesse deputate alla tutela della salute.

Conoscenze e strutturazione

Le conoscenze devono essere strutturate intellettivamente per essere comprese e devono essere strutturate digitalmente per essere computabili e computate correttamente. Lo scambio delle conoscenze tra diverse competenze è automaticamente possibile se le strutturazioni digitali e intellettive sono identiche tra chi invia e chi riceve, seppure a contenuti diversi.

Conoscenze a strutture identiche sono sviluppate dall’intelligenza umana più rapidamente e diffusamente se le intelligenze naturali sono collettive e connesse. Molti vantaggi si potranno ottenere se aumenteremo le connessioni tra le intelligenze umane naturali collettive: il primo è che le maggiori conoscenze sviluppate da intelligenze umane collettive restano sempre naturalmente intellegibili ad altre intelligenze umane.

Il percorso dell’intelligenza artificiale debole:

1) iniziare dai dati

2) creare big data

3) introdurre i big data in nodi, archi, strati delle reti neurali

4) applicare calcoli statistici e matematici

5) estrarre conoscenze non certe è percorso non intellegibile ed è a rischio di errori non accettabili in Sanità.

La mente umana non ha big data nell’encefalo, bensì: da aree della memoria costruite fin dalla vita intrauterina estrae le informazioni, genera le conoscenze anche attraverso l’esperienza, ricorda e struttura le conoscenze selezionate, applica il ragionamento, trae le decisioni con i diversi tipi di intelligenze naturali umane, genera le nuove conoscenze.

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Nella Cartella clinica digitale intelligente le conoscenze sono:

  • strutturate intellettivamente dalle intelligenze collettive e connesse, aggiornabili in continuo secondo le professionalità, le specialità e le competenze degli operatori sanitari delle singole associazioni scientifiche
  • strutturate digitalmente secondo un sistema binario di logica in Sanità espresso come domanda – risposte. Il punto ‘strutturazione digitale delle conoscenze’ è strategico per la difficoltà in vero superabile di formulare il ragionamento clinico in un sistema di domanda – risposte di logica su dati alfanumerici, parole, frasi e proposizioni. Questa strutturazione digitale e intellettuale è stata definita medicina a sistema binario di logica che prevede sempre come base il ragionamento naturale clinico che a sua volta inizia dalla memoria digitale.

Il ragionamento naturale clinico è il pensare dell’esperto in medicina che utilizza memorie, conoscenze ed esperienze individuali in contesti, sociali, economici ed etici oggettivamente diversi. Da questa definizione si deduce che il ragionamento clinico non ha l’attributo di unico, i ragionamenti clinici possono essere diversi o contradditori senza essere necessariamente errati. [1]

I ragionamenti dei singoli operatori non sono riproducibili da altri operatori senza competenze specifiche, un ingegnere non può costruire una cartella clinica ed un medico non può creare un programma informatico; solo insieme ingegnere e medico potranno dare al cittadino la Cartella clinica digitale intelligente.

La Cartella clinica digitale intelligente:

1) tratta conoscenze strutturate a priori intellettivamente e digitalmente con il ragionamento clinico:

2) attraverso i sistemi esperti di supporto alle decisioni ottiene conoscenze deterministiche confrontabili con le conoscenze probabilistiche degli algoritmi e delle reti neurali dell’intelligenza artificiale debole;

3) riporta all’intelligenza umana naturale le decisioni che sono sempre intellegibili.

La memoria digitale

La memoria digitale è la presentazione in forma digitale di conoscenze o informazioni o dati precedentemente introdotti nel sistema prima del ragionamento. La memoria digitale della Cartella clinica digitale intelligente è rappresentata dall’insieme di domande – risposte che sono scelte, estratte dal blocco di genesi dall’associazione scientifica che ne diventa gestore unitamente agli operatori ed ai cittadini. Anche la memoria digitale è estesa, aumentabile, computabile ma non può essere in contrasto con la struttura del blocco di genesi.

Blockchain e registri distribuiti

La tipologia della distribuzione delle conoscenze in Sanità, dove le competenze sono multispecialistiche e multidisciplinari è fondamentale nella gestione e nella diffusione delle conoscenze stesse.

Per la maggioranza delle conoscenze in medicina la distribuzione è centripeta, questo è ostacolo all’equità e allo sviluppo della tutela della salute dei cittadini. La tecnologia blockchain e i registri distribuiti sono risorse imprescindibili per trasformare le trasmissioni di conoscenze da centripete a conoscenze distribuite.

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Figura tratta da: Blockchain: cos’è, come funziona e genera Bitcoin “dal nulla” (blockchain4innovation.it), Mauro Bellini

Le blockchain sono tecnologie e protocolli informatici basati su un registro distribuito, condiviso, replicabile, accessibile simultaneamente, architetturalmente decentralizzato, tali da consentire la registrazione, la convalida, l’aggiornamento e l’archiviazione di dati sia in chiaro che protetti da crittografia; verificabili da ciascun partecipante, non alterabili e non modificabili.

I registri distribuiti sono insiemi di sistemi caratterizzati dal fatto di fare riferimento a un registro distribuito, cioè governato in modo da consentire l’accesso e la possibilità di effettuare modifiche totali o parziali da parte di più nodi connessi in una rete.

I medici sono in attesa di questa tecnologia e auspicano che la tecnologia blockchain superi le difficoltà presenti, sia pubblica e disponibile in tempi brevi. La necessità di energia, la velocità di trasmissione, il vicino passaggio ai computer quantici siano temi da esaminare con attenzione con le persone competenti.

Blocco di genesi e blocchi figli

Il blocco di genesi della blockchain della Cartella clinica digitale intelligente è composto dalla totalità delle domande – risposte nella Medicina e nella Sanità, è disponibile alle associazioni scientifiche per creare i propri e specifici blocchi figli o blocchi orfani della stessa blockchain.

Il blocco di genesi è esteso e aumentabile; l’insieme domanda – risposte è informazione unica nei blocchi; può essere duplicata la domanda se con risposte diverse; può essere duplicata la risposta se appartiene ad altra domanda. Questa ‘standardizzazione di fatto’, ma che potrebbe essere ‘standardizzazione di Legge’, facilita la raccolta delle informazioni, lo scambio delle conoscenze, l’elaborazione informatica e matematica dei risultati.

La Cartella clinica digitale intelligente soddisferà le caratteristiche di raccogliere i documenti completi di un paziente per tutte le patologie solo se tutte le prestazioni sanitarie saranno introdotte con il sistema binario di logica in medicina, questo è impossibile in tempi molto brevi, ma è certamente possibile una velocità di ingresso nel blocco di genesi delle associazioni scientifiche che aumenterà nella velocità allorché lo scambio di conoscenze crescerà, fornendo condivisioni, aggiornamenti, accuratezza, sicurezza, risparmi di risorse unitamente a riduzione importante dei tempi di compilazione e di stesura.

Le associazioni scientifiche, ognuna secondo i propri intendimenti:

1) estraggono dall’unico blocco di genesi le unità domande – risposte utili

2) formano la memoria digitale delle domande – risposte di specialità

3) creano autonomamente il proprio blocco figlio, da cui blocchi orfani possono nascere con medesime caratteristiche strutturali e digitali del blocco di genesi, pur mutando la tipologia delle domande selezionate. I blocchi figli sono conoscenze condivise, intellegibili, distribuite a tutti i componenti connessi della singola Associazione scientifica, scambiabili con tutte le altre associazioni connesse.

La Cartella clinica digitale intelligente su tecnologia blockchain nel blocco di genesi e nei blocchi figli ha la necessità di raccogliere tutte le conoscenze in medicina ritenute necessarie.

L’autore, con le proprie competenze di medico clinico, per verificare la fattibilità dell’idea innovativa Cartella clinica digitale intelligente, ha trasformato linee guida espresse in campi testo, in linee guida espresse in domanda – risposte tabellari. È possibile garantire corretti percorsi di cura stabiliti in medicina solo con il sistema domanda – risposta.

È stata iniziata la costruzione del blocco di genesi individuando circa 20mila domande e oltre 150mila risposte in aree ristrette della medicina; sono un frammento rispetto al volume prevedibile del blocco di genesi in tutta la medicina, ma rappresentano un sufficiente campione di studio che permette di sostenere che il sistema a binario di logica in medicina può garantire una assistenza qualificata. L’uso è più facilitato nella prevenzione, nelle attività sanitarie in patologie di campi ristretti e ultra specialistici ambulatoriali rispetto all’utilizzo in regime di ricovero.

Compilazione della cartella clinica digitale intelligente

L’operatore sanitario della singola associazione scientifica utilizza il registro distribuito (domande – risposte) del proprio blocco figlio con il ragionamento clinico, compila le risposte presentate secondo la strutturazione digitale e intellettiva del sistema binario di logica in Sanità. La compilazione rappresenta il documento delle conoscenze computate prodotto dall’intelligenza umana naturale su informazioni di memoria digitale, guidato dal ragionamento clinico. Queste conoscenze sono inviate automaticamente e contemporaneamente ai sistemi esperti o di supporto alle decisioni elaborate dalla logica matematica e dal ragionamento simbolico.

La strutturazione digitale e intellettuale standardizzata faciliterà l’utilizzo clinico della telemedicina, della televisita, del teleconsulto e della telecomunicazione paziente – medico e medico – paziente. La scrittura su comando vocale sarà facile e sicura con notevole risparmio di tempo nella compilazione.

 

cartella clinica digitale intelligente
IBM – Jared Lazarus/Feature Photo Service

Sistemi esperti o di supporto alle decisioni

Il sistema esperto è un programma che tenta di riprodurre il ragionamento dell’uomo intelligente ed esperto in uno specifico dominio; risolve problemi complessi, la cui risoluzione dinamica richiede considerevole capacità; memorizza l’esperienza opportunamente codificata e giustifica la propria risposta, restando altamente specializzato e dominio specifico.

I sistemi esperti: attraverso l’inferenza generano conoscenze; attraverso algoritmi genetici formati sulla conoscenza ed esperienza presentano scelte; con i concatenamenti in avanti e all’indietro spiegano e giustificano il percorso; attraverso la ricerca euristica studiano le verità basate sulla documentazione dei fatti. Il sistema può ma non deve assumere le decisioni dell’intelligenza umana.

Euristica: scienza che genera conoscenza che scaturisce da una ricerca di fatti e verità, basandosi sulle ipotetiche scelte per la scoperta di nuovi risultati.

Inferenza: operazione per cui si passa da una verità all’altra giudicata tale in virtù del legame con la prima; è generazione di conclusioni attraverso il ragionamento; può essere logica, deduttiva, induttiva e abduttiva. I sistemi esperti garantiscono conoscenze deterministiche che portano alla decisioni previste nella cartella clinica digitale intelligente.

Nella Cartella clinica digitale intelligente il sistema esperto supporta l’operatore nelle decisioni di: diagnosi, terapia, prognosi.

Esistono difficoltà nella definizione dei sistemi esperti in particolare nel lavoro di elicitazione e nella semantica.

Il ragionamento naturale clinico suggerito dalla memoria digitale, introdotto nel sistema esperto porta al ragionamento simbolico raggiungendo le conoscenze deterministiche.

Il ragionamento simbolico è il pensare che utilizza: logica simbolica, connettivi logici, sistemi esperti, regole di produzione, algoritmi genetici, validazione, spiegazione, giustificazione, verifica dell’inferenza e della ricerca euristica. Il ragionamento simbolico differisce dal ragionamento naturale clinico. [2]

L’uso dell’intelligenza artificiale

L’intelligenza artificiale è in grado di risolvere problemi complessi in modo automatico, simulando o emulando attività proprie dell’intelligenza umana.

Le decisioni umane iniziate da un esame della memoria digitale, sottoposte al ragionamento clinico e ai sistemi esperti rappresentano decisioni ‘corrette’. Peraltro, la disponibilità di conoscenze ‘corrette’, strutturate intellettivamente e digitalmente stimola l’invio di queste conoscenze agli algoritmi e alle reti neurali dell’intelligenza artificiale. L’algoritmo è un procedimento che risolve un determinato problema attraverso un numero finito di passi, esegue istruzioni sequenziali semplici effettuate da un elaboratore; per definizione nessun algoritmo è perfetto, anche se il problema affrontato è di facile risoluzione. Gli algoritmi non sono regolati da modelli di logica o matematica pura; possono sbagliare e spesso sono di parte; sono opinioni umane matematicamente strutturate viziate dai pregiudizi di chi li progetta o di chi vuole ricercare qualcosa.

Le reti neurali artificiali sono modelli matematici che tentano di emulare il sistema nervoso centrale umano aventi lo scopo finale di realizzare l’apprendimento e le attività del cervello umano. Sono “costruzioni che risuonano con modelli arbitrariamente complessi presenti nei loro input. Sono specchi della loro stessa esperienza; assomigliano a imitatori incredibilmente talentuosi, capaci di trovare le correlazioni e a rispondere ai nuovi input come se dicessero: “questo mi ricorda di …” e, nel fare ciò, d’imitare le migliori strategie, distillandole da un gran numero esempi. [3]

Per la Cartella clinica digitale intelligente la scelta degli algoritmi e la costruzione matematica della rete neurale sono di competenza delle scienze matematiche e informatiche.

Confronto tra intelligenze

L’operatore sanitario confronta le decisioni derivate dal ragionamento clinico naturale tratto dalla memoria digitale, dal sistema esperto, dall’intelligenza artificiale e conferma in modo definitivo la decisione più corretta. Di fatto, tutto nasce dall’intelligenza umana naturale e torna all’intelligenza umana naturale restando intellegibile sempre.

Cartella clinica digitale intelligente e apprendimento

La Cartella clinica digitale intelligente ha insito in sé stessa l’apprendimento aggiornato e continuo per:

  • la modifica delle domande e delle risposte nel blocco di genesi o nei blocchi figli delle memorie artificiali
  • il confronto tra decisioni dell’intelligenza umana e sistema esperto
  • i risultati dell’intelligenza artificiale debole algoritmi e rete neurale
  • la conferma definitiva umana
  • i confronti con altri registri distribuiti alle intelligenze umane collettive e connesse
  • presenza di possibilità di avere l’autoapprendimento macchina della rete neurale.

Una scienza distribuita tra intelligenze collettive, connesse è per sua natura in aggiornamento e apprendimento continui che derivano dalla verifica dell’errore, dal confronto dei risultati, dallo scambio di idee, dalla comprensibilità dei processi, dalla semplicità dei metodi e dall’intellegibilità costante.

La Cartella clinica digitale intelligente deve utilizzare la lingua del cittadino proprietario, la traduzione simultanea da lingua a lingua non ha raggiunto risultati soddisfacenti in particolare nella semantica del linguaggio in Sanità. Molte informazioni del blocco di genesi possono essere tradotte facilmente.

Conclusioni

La tecnologia blockchain con i registri distribuiti rappresenta la possibilità della più efficace innovazione in Sanità. La partecipazione dei cittadini e di tutti gli operatori deve essere assicurata.

Intelligenze collettive e connesse, conoscenze distribuite, apprendimento continuo, intellegibilità costante garantiranno una Sanità più giusta, più equa, più uguale, più partecipata, più controllata e senza sprechi di risorse economiche, strutturali, organizzative, tecnologiche. In ipotesi, il Ministero della Salute o altra Autorità pubblica potrebbe richiedere alle associazioni scientifiche nazionali di trasformare le linee guida scritte in campo testo in linee guida nazionali in sistema binario di logica con domanda – risposte.

Condivido il pensiero di William Nonnis: “L’avvenire che sogno, è quello in cui la tecnologia si umanizza, ripristinando il valore essenziale della fiducia reciproca, un futuro in cui nessuno sarà più lasciato indietro e solo; un futuro fatto da una rete globale costituita da persone strette e coese per obiettivi comuni”. [4]

 

Bibliografia

1 Sancipriano GP. Intelligenza artificiale: aggiornamento 2019 per il medico futuro. Giornale Italiano di Nefrologia dicembre 2018, pagine 5 – 6 https://giornaleitalianodinefrologia.it/en/2018/11/intelligenza-artificiale-aggiornamento-2018-per-il-medico-futuro/

2 Sancipriano GP. Informatica in Sanità. L’idea di rifondarla con blockchain e AI. Agenda digitale 19/10/2020.

https://www.agendadigitale.eu/sanita/informatica-in-sanita-tutto-da-rifare-solo-la-blockchain-potra-rifondarla/

3 Kaplan J. Intelligenza artificiale. Luiss University press. Roma, 2017:6

4 Rivoluzione per la pubblica amministrazione Intervista a William Nonnis di Domenico Letizia 18 marzo 2021 https://www.impresedelsud.it/rivoluzione-per-la-pubblica-amministrazione-intervista-a-william-nonnis/

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