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Knowledge

Exploiting clinical data and imaging in medicine: a concrete application of multimodal AI

Written by
Nanobaly
Published on
2025-01-16
Reading time
0
min

Artificial intelligence is experiencing spectacular advances, and Multimodal AI stands out as a major innovation, especially in the medical field. By combining different sources and types of data, such as medical images, clinical data, and biological analyses, this technology offers an integrated and enriched view of patients!

This approach makes it possible to overcome the limitations of traditional analyses by exploiting the complementarity of data for a more detailed understanding of pathologies. Booming, multimodal AI promises more effective precision medicine, where diagnoses and treatments can be personalized with unparalleled precision. In this article, we explain to you how multimodal AI works, and why it is likely to revolutionize medicine!

What is multimodal AI?

Multimodal AI refers to an advanced form of artificial intelligence capable of processing and interpreting several types of data from different, often heterogeneous, sources.

Unlike traditional AI systems that focus on one type of data (text, image, or audio, for example), multimodal AI combines a variety of data, such as medical images, clinical reports, biological signals, or even genetic sequences. This integration allows for a richer and more comprehensive understanding of information, especially in complex contexts such as medicine.

How does multimodal artificial intelligence work?

Source : IA Multimodale : Une nouvelle ère pour la médecine de précision L’intelligence artificielle connaît des avancées spectaculaires, et l'IA multimodale se distingue comme une innovation majeure, particulièrement dans le domaine médical. En combinant différentes sources de données, telles que les images médicales, les données cliniques et les analyses biologiques, cette technologie offre une vision intégrée et enrichie des patients. Cette approche permet de surmonter les limites des analyses traditionnelles en exploitant la complémentarité des données pour une compréhension plus fine des pathologies. En plein essor, l’IA multimodale ouvre la voie à une médecine de précision plus efficace, où diagnostics et traitements peuvent être personnalisés avec une précision inégalée. Qu’est-ce que l’IA multimodale ? L’IA multimodale désigne une forme avancée d’intelligence artificielle capable de traiter et d’interpréter plusieurs types de données provenant de sources différentes, souvent hétérogènes. Contrairement aux systèmes traditionnels d’IA qui se concentrent sur un type de données (texte, image, ou audio, par exemple), l’IA multimodale combine des données variées, comme des images médicales, des rapports cliniques, des signaux biologiques ou encore des séquences génétiques. Cette intégration permet une compréhension plus riche et globale de l’information, particulièrement dans des contextes complexes comme la médecine. Comment fonctionne une Intelligence Artificielle Multimodale ? Le fonctionnement de l’IA multimodale repose sur des algorithmes avancés, souvent basés sur des réseaux neuronaux profonds (deep learning), qui sont entraînés à interpréter chaque type de données individuellement tout en apprenant à établir des connexions entre elles. Par exemple, un modèle peut analyser une image IRM pour détecter des anomalies tout en prenant en compte des données cliniques associées, comme les antécédents médicaux du patient ou des résultats biologiques. Grâce à cette capacité à établir des corrélations entre des sources de données distinctes, l’IA multimodale fournit des insights que les approches classiques, limitées à une seule modalité, ne peuvent offrir. Cette technologie repose sur des étapes clés telles que la fusion des données, qui consiste à harmoniser les différentes modalités pour qu’elles soient traitées de manière cohérente, et l’apprentissage multimodal, qui permet au modèle de capitaliser sur la complémentarité des informations. Ainsi, l’IA multimodale offre une approche puissante pour résoudre des problèmes complexes dans des domaines où une compréhension multidimensionnelle est essentielle, comme en médecine de précision. Comment l’IA multimodale améliore-t-elle les diagnostics médicaux ? L’IA multimodale améliore les diagnostics médicaux en exploitant la complémentarité des données provenant de différentes sources, ce qui permet une analyse plus complète et précise des cas cliniques. Contrairement aux méthodes traditionnelles, qui se concentrent souvent sur un seul type de données, comme une image IRM ou un rapport de laboratoire, l’IA multimodale intègre simultanément des informations variées, telles que les données d’imagerie, les dossiers cliniques électroniques, les résultats biologiques et même les antécédents génétiques. Cette approche multidimensionnelle enrichit la prise de décision médicale. Une vue globale pour une précision accrue En combinant des données variées, l’IA multimodale permet de détecter des relations subtiles entre les différents types d’informations. Par exemple, un modèle peut identifier des corrélations entre une anomalie visible sur une image radiologique et des biomarqueurs spécifiques présents dans les résultats sanguins. Cela renforce la précision des diagnostics en réduisant les risques d’erreurs ou d’interprétations isolées. Détection précoce des maladies Grâce à sa capacité à analyser simultanément plusieurs signaux, l’IA multimodale excelle dans la détection précoce des maladies. Par exemple, dans le dépistage des cancers, elle peut combiner des images mammographiques avec des données génétiques pour évaluer plus précisément le risque et proposer une détection rapide, même à un stade asymptomatique. Une personnalisation des soins L’IA multimodale joue un rôle clé dans la médecine de précision, où les traitements sont adaptés à chaque patient en fonction de ses caractéristiques uniques. En intégrant des données cliniques et biologiques spécifiques à un individu, cette technologie peut fournir des recommandations de traitement mieux adaptées et plus efficaces, améliorant ainsi les résultats cliniques. Réduction du temps de diagnostic L’analyse manuelle de grandes quantités de données médicales est souvent chronophage et sujette à des erreurs humaines. L’IA multimodale automatise ces processus tout en maintenant une cohérence dans l’interprétation des données. Cela réduit considérablement le temps nécessaire pour poser un diagnostic, ce qui est particulièrement critique dans les situations d’urgence. En intégrant des données multidimensionnelles et en exploitant leur synergie, l’IA multimodale redéfinit la manière dont les diagnostics médicaux sont réalisés. Elle contribue à une prise de décision plus éclairée, une détection plus rapide des maladies et une personnalisation accrue des traitements, transformant ainsi les soins de santé en profondeur. Quels types de données sont utilisés dans l’IA multimodale en médecine ? L’IA multimodale en médecine s’appuie sur une diversité de données provenant de différentes sources pour offrir une vision complète de l’état de santé d’un patient. Ces données, qui couvrent à la fois des aspects cliniques, biologiques et environnementaux, permettent de croiser les informations pour des analyses approfondies et des diagnostics précis. Voici les principaux types de données utilisés : 1. Données d’imagerie médicale •	Radiographies, IRM et scanner : Permettent de visualiser les structures internes du corps pour identifier des anomalies ou des lésions. •	Imagerie fonctionnelle (comme la tomographie par émission de positrons) : Fournit des informations sur l’activité métabolique des tissus. 2. Données cliniques et démographiques •	Dossiers médicaux électroniques (DME) : Incluent les antécédents médicaux, les diagnostics, les traitements, et les allergies. •	Informations démographiques : Âge, sexe, poids, et d’autres facteurs qui influencent l’état de santé et les risques associés. 3. Résultats biologiques et analyses de laboratoire •	Biomarqueurs : Indicateurs spécifiques, comme les taux de glucose, les lipides ou les enzymes, qui aident à évaluer des pathologies. •	Analyses génétiques : Données issues du séquençage de l’ADN pour identifier des prédispositions génétiques ou des mutations spécifiques. 4. Données textuelles •	Rapports cliniques : Notes rédigées par les médecins décrivant les symptômes, diagnostics, et recommandations. •	Comptes rendus de radiologie ou de pathologie : Résumés des observations médicales issues des examens. 5. Signaux physiologiques •	Données ECG (électrocardiogramme) : Mesurent l’activité électrique du cœur. •	Signaux EEG (électroencéphalogramme) : Enregistrent l’activité électrique cérébrale. •	Données sur les fonctions vitales : Fréquence cardiaque, pression artérielle, saturation en oxygène, etc. 6. Données environnementales et comportementales •	Suivi de l’activité physique : Capté par des dispositifs portables (comme les montres connectées). •	Facteurs environnementaux : Exposition à la pollution, qualité de l’air, et conditions climatiques. 7. Données issues des essais cliniques •	Protocole d’étude : Données détaillant les traitements administrés et leurs effets observés. •	Résultats des tests cliniques : Informations collectées sur des cohortes de patients pour valider des hypothèses médicales. En croisant ces données, l’IA multimodale permet de créer des modèles sophistiqués capables d’identifier des patterns invisibles à l’œil humain et de fournir des recommandations médicales personnalisées. Ce mélange de données hétérogènes est ce qui fait de l’IA multimodale un outil révolutionnaire dans le domaine médical. Quels sont les cas d’usage actuels de l’IA multimodale dans la santé ? L’IA multimodale transforme actuellement le domaine de la santé en s’attaquant à des problèmes complexes nécessitant l’analyse de données provenant de plusieurs sources. Voici les principaux cas d’usage actuels qui montrent son potentiel dans la pratique médicale : 1. Diagnostic des maladies complexes •	Cancer : L’IA multimodale combine des images radiologiques, des biopsies, et des analyses génétiques pour détecter des cancers à un stade précoce ou évaluer leur progression. •	Maladies cardiaques : Les données d’imagerie (échographies cardiaques), les électrocardiogrammes (ECG), et les antécédents cliniques permettent d’identifier les risques cardiovasculaires avec une précision accrue. 2. Médecine de précision En croisant les données génomiques, cliniques et biologiques, l’IA multimodale aide à personnaliser les traitements en fonction des caractéristiques spécifiques du patient. Par exemple, elle peut recommander un traitement médicamenteux basé sur le profil génétique et l’historique médical du patient. 3. Gestion des maladies chroniques •	Diabète : Les modèles multimodaux analysent les données de suivi des glycémies, les habitudes alimentaires et les niveaux d’activité physique pour aider les patients à mieux gérer leur condition. •	Asthme : Les capteurs environnementaux combinés aux données cliniques permettent d’anticiper les crises en identifiant les déclencheurs. 4. Aide à la chirurgie assistée Les systèmes d’IA multimodale fournissent des outils aux chirurgiens en combinant des images préopératoires (IRM, scanner) avec des données en temps réel issues de capteurs. Cela améliore la précision des interventions chirurgicales, notamment pour des opérations complexes comme celles du cerveau ou du cœur. 5. Recherche clinique et essais thérapeutiques L’IA multimodale est utilisée pour analyser des cohortes de patients en intégrant des données hétérogènes issues des essais cliniques, ce qui permet de découvrir des biomarqueurs ou d’identifier des populations cibles pour de nouveaux traitements. 6. Détection précoce des épidémies En combinant des données cliniques, démographiques, et environnementales, l’IA multimodale peut anticiper les épidémies en identifiant des clusters de symptômes dans des régions spécifiques. 7. Analyse des pathologies rares Les pathologies rares nécessitent souvent une analyse combinée de données très diverses. L’IA multimodale aide à réduire le temps de diagnostic en croisant les données génétiques, les imageries spécifiques, et les antécédents médicaux. 8. Suivi post-traitement et réadaptation Les données issues de dispositifs connectés, couplées à des dossiers médicaux, permettent de suivre les progrès des patients après un traitement ou une intervention chirurgicale. Cela favorise une réhabilitation personnalisée. 9. Formation et aide à la décision pour les professionnels de santé Les modèles d’IA multimodale servent d’outils éducatifs pour former les praticiens, en simulant des cas complexes où différentes modalités doivent être interprétées simultanément. 10. Prévention et prédiction des risques Les plateformes multimodales analysent les antécédents médicaux, les habitudes de vie, et les facteurs environnementaux pour prédire les risques de maladies comme le diabète ou les maladies cardiaques, permettant des interventions préventives ciblées. Ces cas d’usage montrent que l’IA multimodale, en combinant des sources de données variées, ouvre des perspectives inédites dans la santé. Elle améliore non seulement le diagnostic et le traitement, mais également la prévention et la gestion des maladies. Conclusion L’IA multimodale représente une avancée significative dans le domaine médical, permettant d’intégrer et d’exploiter des données variées pour transformer la manière dont les soins de santé sont dispensés. En combinant l’analyse des images, des données cliniques, et des signaux biologiques, cette technologie ouvre la voie à des diagnostics plus précis, des traitements personnalisés et une médecine véritablement de précision. Cependant, malgré ses promesses, l’IA multimodale soulève des défis, notamment en termes d’éthique, de gestion des données et d’interopérabilité des systèmes. En surmontant ces obstacles, elle pourrait devenir un pilier essentiel de la santé connectée et révolutionner les pratiques médicales, offrant ainsi des perspectives inédites pour les patients et les professionnels de santé.
Source: ResearchGate

The functioning of multimodal AI is based on advanced algorithms, often based on deep neural networks (Deep Learning), who are trained to interpret each type of data individually while learning to make connections between them. For example, a model can analyze an MRI image to detect abnormalities while taking into account associated clinical data, such as the patient's medical history or biological findings. With this ability to establish correlations between distinct data sources, multimodal AI provides Insights that conventional approaches, limited to a single modality, cannot offer.

This technology is based on key steps such as data fusion, which involves harmonizing different modalities so that they are processed in a coherent manner, and multimodal learning, which allows the model to capitalize on the complementarity of information. Thus, multimodal AI offers a powerful approach to solving complex problems in areas where multi-dimensional understanding is essential, such as in precision medicine.

How is multimodal AI improving medical diagnoses?

Source : https://www.researchgate.net/figure/Overview-of-the-multimodal-i-Walk-intelligent-assessment-system_fig3_343282198
Source: ResearchGate

Multimodal AI improves medical diagnoses by exploiting the complementarity of data from different sources, allowing for a more complete and accurate analysis of clinical cases. Unlike traditional methods, which often focus on a single type of data, such as an MRI image or lab report, multimodal AI simultaneously integrates a variety of information, such as imaging data, electronic clinical records, electronic clinical records, biological results, and even genetic histories. This multi-dimensional approach enhances medical decision making.

A global view for increased precision

By combining a variety of data, multimodal AI makes it possible to detect subtle relationships between different types of information. For example, a model can identify correlations between an anomaly visible on a radiological image and specific biomarkers found in blood results. This increases the accuracy of diagnoses by reducing the risk of errors or isolated interpretations.

Early detection of diseases

Thanks to its ability to analyze multiple signals simultaneously, multimodal AI excels in the early detection of diseases. For example, in cancer screening, it can combine mammographic images with genetic data to more accurately assess risk and offer rapid detection, even at an asymptomatic stage.

Personalization of care

Multimodal AI plays a key role in precision medicine, where treatments are tailored to each patient based on their unique characteristics. By integrating clinical and biological data specific to an individual, this technology can provide better and more effective treatment recommendations, thus improving clinical outcomes.

Reduced diagnostic time

Manually analyzing large amounts of medical data is often time consuming and subject to human error. Multimodal AI automates these processes while maintaining consistency in data interpretation. This significantly reduces the time needed to make a diagnosis, which is especially critical in emergency situations.

💡 By integrating multidimensional data and exploiting their synergy, multimodal AI is redefining how medical diagnoses are made. It contributes to more informed decision-making, faster disease detection, and increased personalization of treatments, thereby profoundly transforming health care.

What types of data are used in multimodal AI in medicine?

Multimodal AI in medicine relies on a variety of data from different sources to provide a comprehensive picture of a patient's health status. This data, which covers clinical, biological and environmental aspects at the same time, makes it possible to cross-reference information for in-depth analyses and accurate diagnoses. Here are the main types of data used:

1. Medical imaging data

  • X-rays, MRIs and CT scans : Allows you to visualize the internal structures of the body to identify abnormalities or lesions.
  • Functional imaging (such as positron emission tomography): Provides information on the metabolic activity of tissues.

2. Clinical and demographic data

  • Electronic medical records (DME): Includes medical history, diagnoses, treatments, and allergies.
  • Demographic Information : Age, gender, weight, and other factors that influence health status and associated risks.

3. Biological results and laboratory analyses

  • Biomarkers : Specific indicators, such as glucose levels, lipids, or enzymes, that help assess conditions.
  • Genetic analyses : Data from DNA sequencing to identify genetic predisposition or specific mutations.

4. Text data

  • Clinical reports : Notes written by doctors describing symptoms, diagnoses, and recommendations.
  • Radiology or pathology reports : Summaries of medical observations from examinations.

5. Physiological signals

  • ECG data (electrocardiogram): Measure the electrical activity of the heart.
  • EEG signals (electroencephalogram): Record brain electrical activity.
  • Data on vital functions : Heart rate, blood pressure, oxygen saturation, etc.

6. Environmental and behavioral data

  • Physical activity tracking : Captured by portable devices (such as smart watches).
  • Environmental Factors : Exposure to pollution, air quality, and weather conditions.

7. Clinical trial data

  • Study protocol : Data detailing the treatments administered and their observed effects.
  • Clinical test results : Information collected on patient cohorts to validate medical hypotheses.

💡 By combining this data, multimodal AI makes it possible to create sophisticated models capable of identifying Patterns invisible to the human eye and to provide personalized medical recommendations. This mix of heterogeneous data is what makes multimodal AI a revolutionary tool in the medical field. Do you want to know more about medical annotation? Do not hesitate to contact us !

What are the current use cases of multimodal AI in healthcare?

Multimodal AI is currently transforming the healthcare industry by tackling complex problems that require the analysis of data from multiple sources. Here are the main current use cases that show its potential in medical practice:

1. Diagnosis of complex diseases

  • Cancer : Multimodal AI combines radiological images, biopsies, and genetic analyses to detect cancers at an early stage or assess their progression.
  • Heart diseases : Imaging data (cardiac ultrasound), electrocardiograms (ECG), and clinical history make it possible to identify cardiovascular risks with greater precision.

2. Precision medicine

By combining genomic, clinical, and biological data, multimodal AI helps to personalize treatments based on specific patient characteristics. For example, it may recommend drug therapy based on the patient's genetic profile and medical history.

3. Chronic Disease Management

  • Diabetes : Multimodal models analyze blood glucose monitoring data, dietary patterns, and physical activity levels to help patients better manage their condition.
  • Asthma : Environmental sensors combined with clinical data make it possible to anticipate crises by identifying triggers.

4. Assisted surgery assistance

Multimodal AI systems provide tools for surgeons by combining preoperative images (MRI, CT) with real-time data from sensors. This improves the precision of surgical procedures, especially for complex operations such as those involving the brain or the heart.

5. Clinical Research and Therapeutic Trials

Multimodal AI is used to analyze patient cohorts by integrating heterogeneous data from clinical trials, which makes it possible to discover biomarkers or to identify target populations for new treatments.

6. Early detection of epidemics

By combining clinical, demographic, and environmental data, multimodal AI can anticipate epidemics by identifying clusters of symptoms in specific regions.

7. Analysis of rare pathologies

Rare pathologies often require a combined analysis of very diverse data. Multimodal AI helps to reduce diagnosis time by combining genetic data, specific imagery, and medical histories.

8. Post-treatment follow-up and rehabilitation

Data from connected devices, combined with medical records, makes it possible to monitor patients' progress after treatment or surgery. This favors personalized rehabilitation.

9. Training and decision support for health professionals

Multimodal AI models serve as educational tools to train practitioners, by simulating complex cases where different modalities need to be interpreted simultaneously.

10. Risk prevention and prediction

Multimodal platforms analyze medical histories, lifestyles, and environmental factors to predict the risks of diseases such as diabetes or heart disease, allowing for targeted preventive interventions.

Conclusion

Multimodal AI represents a significant advance in the medical field, making it possible to integrate and exploit a variety of data to transform the way healthcare is delivered.

By combining image analysis, clinical data, and biological signals, this technology paves the way for more accurate diagnoses, personalized treatments, and truly precision medicine.

However, despite its promises, multimodal AI raises challenges, especially in terms of ethics, data management, and system interoperability. By overcoming these obstacles, it could become an essential pillar of connected health and revolutionize medical practices, offering new perspectives for patients and healthcare professionals.