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Knowledge

Harnessing clinical data and imaging in medicine: a real-world application of multimodal AI

Written by
Nanobaly
Published on
2025-01-16
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Artificial intelligence is making spectacular advances, andmultimodal AI stands out as a major innovation, particularly 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 vision of patients!

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This approach overcomes the limitations of traditional analyses by exploiting the complementarity of data for a finer understanding of pathologies. On the rise, multimodal AI promises more effective precision medicine, where diagnoses and treatments can be personalized with unrivalled accuracy. In this article, we explain how multimodal AI works, and why it could well revolutionize medicine!

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What is multimodal AI?

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

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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 genetic sequences. This integration enables a richer, more comprehensive understanding of information, particularly in complex contexts such as medicine.

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How does Multimodal Artificial Intelligence work?

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Source : IA Multimodale : Une nouvelle Ăšre pour la mĂ©decine de prĂ©cision L’intelligence artificielle connaĂźt des avancĂ©es spectaculaires, et l'IA multimodale se distingue comme une innovation majeure, particuliĂšrement dans le domaine mĂ©dical. En combinant diffĂ©rentes sources de donnĂ©es, telles que les images mĂ©dicales, les donnĂ©es cliniques et les analyses biologiques, cette technologie offre une vision intĂ©grĂ©e et enrichie des patients. Cette approche permet de surmonter les limites des analyses traditionnelles en exploitant la complĂ©mentaritĂ© des donnĂ©es pour une comprĂ©hension plus fine des pathologies. En plein essor, l’IA multimodale ouvre la voie Ă  une mĂ©decine de prĂ©cision plus efficace, oĂč diagnostics et traitements peuvent ĂȘtre personnalisĂ©s avec une prĂ©cision inĂ©galĂ©e. Qu’est-ce que l’IA multimodale ? L’IA multimodale dĂ©signe une forme avancĂ©e d’intelligence artificielle capable de traiter et d’interprĂ©ter plusieurs types de donnĂ©es provenant de sources diffĂ©rentes, souvent hĂ©tĂ©rogĂšnes. Contrairement aux systĂšmes traditionnels d’IA qui se concentrent sur un type de donnĂ©es (texte, image, ou audio, par exemple), l’IA multimodale combine des donnĂ©es variĂ©es, comme des images mĂ©dicales, des rapports cliniques, des signaux biologiques ou encore des sĂ©quences gĂ©nĂ©tiques. Cette intĂ©gration permet une comprĂ©hension plus riche et globale de l’information, particuliĂšrement dans des contextes complexes comme la mĂ©decine. Comment fonctionne une Intelligence Artificielle Multimodale ? Le fonctionnement de l’IA multimodale repose sur des algorithmes avancĂ©s, souvent basĂ©s sur des rĂ©seaux neuronaux profonds (deep learning), qui sont entraĂźnĂ©s Ă  interprĂ©ter chaque type de donnĂ©es individuellement tout en apprenant Ă  Ă©tablir des connexions entre elles. Par exemple, un modĂšle peut analyser une image IRM pour dĂ©tecter des anomalies tout en prenant en compte des donnĂ©es cliniques associĂ©es, comme les antĂ©cĂ©dents mĂ©dicaux du patient ou des rĂ©sultats biologiques. GrĂące Ă  cette capacitĂ© Ă  Ă©tablir des corrĂ©lations entre des sources de donnĂ©es distinctes, l’IA multimodale fournit des insights que les approches classiques, limitĂ©es Ă  une seule modalitĂ©, ne peuvent offrir. Cette technologie repose sur des Ă©tapes clĂ©s telles que la fusion des donnĂ©es, qui consiste Ă  harmoniser les diffĂ©rentes modalitĂ©s pour qu’elles soient traitĂ©es de maniĂšre cohĂ©rente, et l’apprentissage multimodal, qui permet au modĂšle de capitaliser sur la complĂ©mentaritĂ© des informations. Ainsi, l’IA multimodale offre une approche puissante pour rĂ©soudre des problĂšmes complexes dans des domaines oĂč une comprĂ©hension multidimensionnelle est essentielle, comme en mĂ©decine de prĂ©cision. Comment l’IA multimodale amĂ©liore-t-elle les diagnostics mĂ©dicaux ? L’IA multimodale amĂ©liore les diagnostics mĂ©dicaux en exploitant la complĂ©mentaritĂ© des donnĂ©es provenant de diffĂ©rentes sources, ce qui permet une analyse plus complĂšte et prĂ©cise des cas cliniques. Contrairement aux mĂ©thodes traditionnelles, qui se concentrent souvent sur un seul type de donnĂ©es, comme une image IRM ou un rapport de laboratoire, l’IA multimodale intĂšgre simultanĂ©ment des informations variĂ©es, telles que les donnĂ©es d’imagerie, les dossiers cliniques Ă©lectroniques, les rĂ©sultats biologiques et mĂȘme les antĂ©cĂ©dents gĂ©nĂ©tiques. Cette approche multidimensionnelle enrichit la prise de dĂ©cision mĂ©dicale. Une vue globale pour une prĂ©cision accrue En combinant des donnĂ©es variĂ©es, l’IA multimodale permet de dĂ©tecter des relations subtiles entre les diffĂ©rents types d’informations. Par exemple, un modĂšle peut identifier des corrĂ©lations entre une anomalie visible sur une image radiologique et des biomarqueurs spĂ©cifiques prĂ©sents dans les rĂ©sultats sanguins. Cela renforce la prĂ©cision des diagnostics en rĂ©duisant les risques d’erreurs ou d’interprĂ©tations isolĂ©es. DĂ©tection prĂ©coce des maladies GrĂące Ă  sa capacitĂ© Ă  analyser simultanĂ©ment plusieurs signaux, l’IA multimodale excelle dans la dĂ©tection prĂ©coce des maladies. Par exemple, dans le dĂ©pistage des cancers, elle peut combiner des images mammographiques avec des donnĂ©es gĂ©nĂ©tiques pour Ă©valuer plus prĂ©cisĂ©ment le risque et proposer une dĂ©tection rapide, mĂȘme Ă  un stade asymptomatique. Une personnalisation des soins L’IA multimodale joue un rĂŽle clĂ© dans la mĂ©decine de prĂ©cision, oĂč les traitements sont adaptĂ©s Ă  chaque patient en fonction de ses caractĂ©ristiques uniques. En intĂ©grant des donnĂ©es cliniques et biologiques spĂ©cifiques Ă  un individu, cette technologie peut fournir des recommandations de traitement mieux adaptĂ©es et plus efficaces, amĂ©liorant ainsi les rĂ©sultats cliniques. RĂ©duction du temps de diagnostic L’analyse manuelle de grandes quantitĂ©s de donnĂ©es mĂ©dicales est souvent chronophage et sujette Ă  des erreurs humaines. L’IA multimodale automatise ces processus tout en maintenant une cohĂ©rence dans l’interprĂ©tation des donnĂ©es. Cela rĂ©duit considĂ©rablement le temps nĂ©cessaire pour poser un diagnostic, ce qui est particuliĂšrement critique dans les situations d’urgence. En intĂ©grant des donnĂ©es multidimensionnelles et en exploitant leur synergie, l’IA multimodale redĂ©finit la maniĂšre dont les diagnostics mĂ©dicaux sont rĂ©alisĂ©s. Elle contribue Ă  une prise de dĂ©cision plus Ă©clairĂ©e, une dĂ©tection plus rapide des maladies et une personnalisation accrue des traitements, transformant ainsi les soins de santĂ© en profondeur. Quels types de donnĂ©es sont utilisĂ©s dans l’IA multimodale en mĂ©decine ? L’IA multimodale en mĂ©decine s’appuie sur une diversitĂ© de donnĂ©es provenant de diffĂ©rentes sources pour offrir une vision complĂšte de l’état de santĂ© d’un patient. Ces donnĂ©es, qui couvrent Ă  la fois des aspects cliniques, biologiques et environnementaux, permettent de croiser les informations pour des analyses approfondies et des diagnostics prĂ©cis. Voici les principaux types de donnĂ©es utilisĂ©s : 1. DonnĂ©es d’imagerie mĂ©dicale ‱	Radiographies, IRM et scanner : Permettent de visualiser les structures internes du corps pour identifier des anomalies ou des lĂ©sions. ‱	Imagerie fonctionnelle (comme la tomographie par Ă©mission de positrons) : Fournit des informations sur l’activitĂ© mĂ©tabolique des tissus. 2. DonnĂ©es cliniques et dĂ©mographiques ‱	Dossiers mĂ©dicaux Ă©lectroniques (DME) : Incluent les antĂ©cĂ©dents mĂ©dicaux, les diagnostics, les traitements, et les allergies. ‱	Informations dĂ©mographiques : Âge, sexe, poids, et d’autres facteurs qui influencent l’état de santĂ© et les risques associĂ©s. 3. RĂ©sultats biologiques et analyses de laboratoire ‱	Biomarqueurs : Indicateurs spĂ©cifiques, comme les taux de glucose, les lipides ou les enzymes, qui aident Ă  Ă©valuer des pathologies. ‱	Analyses gĂ©nĂ©tiques : DonnĂ©es issues du sĂ©quençage de l’ADN pour identifier des prĂ©dispositions gĂ©nĂ©tiques ou des mutations spĂ©cifiques. 4. DonnĂ©es textuelles ‱	Rapports cliniques : Notes rĂ©digĂ©es par les mĂ©decins dĂ©crivant les symptĂŽmes, diagnostics, et recommandations. ‱	Comptes rendus de radiologie ou de pathologie : RĂ©sumĂ©s des observations mĂ©dicales issues des examens. 5. Signaux physiologiques ‱	DonnĂ©es ECG (Ă©lectrocardiogramme) : Mesurent l’activitĂ© Ă©lectrique du cƓur. ‱	Signaux EEG (Ă©lectroencĂ©phalogramme) : Enregistrent l’activitĂ© Ă©lectrique cĂ©rĂ©brale. ‱	DonnĂ©es sur les fonctions vitales : FrĂ©quence cardiaque, pression artĂ©rielle, saturation en oxygĂšne, etc. 6. DonnĂ©es environnementales et comportementales ‱	Suivi de l’activitĂ© physique : CaptĂ© par des dispositifs portables (comme les montres connectĂ©es). ‱	Facteurs environnementaux : Exposition Ă  la pollution, qualitĂ© de l’air, et conditions climatiques. 7. DonnĂ©es issues des essais cliniques ‱	Protocole d’étude : DonnĂ©es dĂ©taillant les traitements administrĂ©s et leurs effets observĂ©s. ‱	RĂ©sultats des tests cliniques : Informations collectĂ©es sur des cohortes de patients pour valider des hypothĂšses mĂ©dicales. En croisant ces donnĂ©es, l’IA multimodale permet de crĂ©er des modĂšles sophistiquĂ©s capables d’identifier des patterns invisibles Ă  l’Ɠil humain et de fournir des recommandations mĂ©dicales personnalisĂ©es. Ce mĂ©lange de donnĂ©es hĂ©tĂ©rogĂšnes est ce qui fait de l’IA multimodale un outil rĂ©volutionnaire dans le domaine mĂ©dical. Quels sont les cas d’usage actuels de l’IA multimodale dans la santĂ© ? L’IA multimodale transforme actuellement le domaine de la santĂ© en s’attaquant Ă  des problĂšmes complexes nĂ©cessitant l’analyse de donnĂ©es provenant de plusieurs sources. Voici les principaux cas d’usage actuels qui montrent son potentiel dans la pratique mĂ©dicale : 1. Diagnostic des maladies complexes ‱	Cancer : L’IA multimodale combine des images radiologiques, des biopsies, et des analyses gĂ©nĂ©tiques pour dĂ©tecter des cancers Ă  un stade prĂ©coce ou Ă©valuer leur progression. ‱	Maladies cardiaques : Les donnĂ©es d’imagerie (Ă©chographies cardiaques), les Ă©lectrocardiogrammes (ECG), et les antĂ©cĂ©dents cliniques permettent d’identifier les risques cardiovasculaires avec une prĂ©cision accrue. 2. MĂ©decine de prĂ©cision En croisant les donnĂ©es gĂ©nomiques, cliniques et biologiques, l’IA multimodale aide Ă  personnaliser les traitements en fonction des caractĂ©ristiques spĂ©cifiques du patient. Par exemple, elle peut recommander un traitement mĂ©dicamenteux basĂ© sur le profil gĂ©nĂ©tique et l’historique mĂ©dical du patient. 3. Gestion des maladies chroniques ‱	DiabĂšte : Les modĂšles multimodaux analysent les donnĂ©es de suivi des glycĂ©mies, les habitudes alimentaires et les niveaux d’activitĂ© physique pour aider les patients Ă  mieux gĂ©rer leur condition. ‱	Asthme : Les capteurs environnementaux combinĂ©s aux donnĂ©es cliniques permettent d’anticiper les crises en identifiant les dĂ©clencheurs. 4. Aide Ă  la chirurgie assistĂ©e Les systĂšmes d’IA multimodale fournissent des outils aux chirurgiens en combinant des images prĂ©opĂ©ratoires (IRM, scanner) avec des donnĂ©es en temps rĂ©el issues de capteurs. Cela amĂ©liore la prĂ©cision des interventions chirurgicales, notamment pour des opĂ©rations complexes comme celles du cerveau ou du cƓur. 5. Recherche clinique et essais thĂ©rapeutiques L’IA multimodale est utilisĂ©e pour analyser des cohortes de patients en intĂ©grant des donnĂ©es hĂ©tĂ©rogĂšnes issues des essais cliniques, ce qui permet de dĂ©couvrir des biomarqueurs ou d’identifier des populations cibles pour de nouveaux traitements. 6. DĂ©tection prĂ©coce des Ă©pidĂ©mies En combinant des donnĂ©es cliniques, dĂ©mographiques, et environnementales, l’IA multimodale peut anticiper les Ă©pidĂ©mies en identifiant des clusters de symptĂŽmes dans des rĂ©gions spĂ©cifiques. 7. Analyse des pathologies rares Les pathologies rares nĂ©cessitent souvent une analyse combinĂ©e de donnĂ©es trĂšs diverses. L’IA multimodale aide Ă  rĂ©duire le temps de diagnostic en croisant les donnĂ©es gĂ©nĂ©tiques, les imageries spĂ©cifiques, et les antĂ©cĂ©dents mĂ©dicaux. 8. Suivi post-traitement et rĂ©adaptation Les donnĂ©es issues de dispositifs connectĂ©s, couplĂ©es Ă  des dossiers mĂ©dicaux, permettent de suivre les progrĂšs des patients aprĂšs un traitement ou une intervention chirurgicale. Cela favorise une rĂ©habilitation personnalisĂ©e. 9. Formation et aide Ă  la dĂ©cision pour les professionnels de santĂ© Les modĂšles d’IA multimodale servent d’outils Ă©ducatifs pour former les praticiens, en simulant des cas complexes oĂč diffĂ©rentes modalitĂ©s doivent ĂȘtre interprĂ©tĂ©es simultanĂ©ment. 10. PrĂ©vention et prĂ©diction des risques Les plateformes multimodales analysent les antĂ©cĂ©dents mĂ©dicaux, les habitudes de vie, et les facteurs environnementaux pour prĂ©dire les risques de maladies comme le diabĂšte ou les maladies cardiaques, permettant des interventions prĂ©ventives ciblĂ©es. Ces cas d’usage montrent que l’IA multimodale, en combinant des sources de donnĂ©es variĂ©es, ouvre des perspectives inĂ©dites dans la santĂ©. Elle amĂ©liore non seulement le diagnostic et le traitement, mais Ă©galement la prĂ©vention et la gestion des maladies. Conclusion L’IA multimodale reprĂ©sente une avancĂ©e significative dans le domaine mĂ©dical, permettant d’intĂ©grer et d’exploiter des donnĂ©es variĂ©es pour transformer la maniĂšre dont les soins de santĂ© sont dispensĂ©s. En combinant l’analyse des images, des donnĂ©es cliniques, et des signaux biologiques, cette technologie ouvre la voie Ă  des diagnostics plus prĂ©cis, des traitements personnalisĂ©s et une mĂ©decine vĂ©ritablement de prĂ©cision. Cependant, malgrĂ© ses promesses, l’IA multimodale soulĂšve des dĂ©fis, notamment en termes d’éthique, de gestion des donnĂ©es et d’interopĂ©rabilitĂ© des systĂšmes. En surmontant ces obstacles, elle pourrait devenir un pilier essentiel de la santĂ© connectĂ©e et rĂ©volutionner les pratiques mĂ©dicales, offrant ainsi des perspectives inĂ©dites pour les patients et les professionnels de santĂ©.
Source: 🔗 ResearchGate

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Multimodal AI relies on advanced algorithms, often based on DeepLearning neural networks, which 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 for abnormalities while taking into account associated clinical data, such as the patient's medical history or biological results. Thanks to this ability to establish correlations between distinct data sources, multimodal AI provides insights that conventional approaches, limited to a single modality, cannot offer.

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This technology is based on key steps such as data fusion, which involves harmonizing the different modalities so that they are processed in a coherent way, and multimodal learning, which enables the model to capitalize on the complementary nature of the information. Multimodal AI thus offers a powerful approach to solving complex problems in fields where multidimensional understanding is essential, such as precision medicine.

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How does multimodal AI improve medical diagnostics?

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

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Multimodal AI improves medical diagnoses by exploiting the complementarity of data from different sources, enabling 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 a laboratory report, multimodal AI simultaneously integrates varied information, such as imaging data, electronic clinical records, biological results and even genetic history. This multidimensional approach enriches medical decision-making.

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A global view for greater precision

By combining a variety of data, multimodal AI can detect subtle relationships between different types of information. For example, a model can identify correlations between a visible abnormality on an X-ray image and specific biomarkers present in blood results. This enhances diagnostic accuracy by reducing the risk of errors or isolated interpretations.

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Early detection of disease

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

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Personalized care

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

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Shorter diagnosis times

Manual analysis of large quantities of medical data is often time-consuming and prone 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 particularly critical in emergency situations.

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💡 By integrating multidimensional data and exploiting their synergy, multimodal AI is redefining the way medical diagnoses are made. It contributes to more informed decision-making, faster disease detection and greater personalization of treatments, transforming healthcare in depth.

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

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Multimodal AI in medicine relies on a diversity of data from different sources to provide a comprehensive view of a patient's state of health. This data, which covers clinical, biological and environmental aspects, enables information to be cross-referenced for in-depth analysis and precise diagnosis. Here are the main types of data used

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1. Medical imaging data

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

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2. Clinical and demographic data

  • Electronic medical records (EMR): Include medical history, diagnosis, treatment and allergies.
  • Demographic information: Age, gender, weight, and other factors that influence health status and associated risks.

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3. Biological results and laboratory analyses

  • Biomarkers: Specific indicators, such as glucose levels, lipids or enzymes, that help assess pathologies.
  • Genetic analysis: Data derived from DNA sequencing to identify genetic predispositions or specific mutations.

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4. Text data

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

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5. Physiological signals

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

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6. Environmental and behavioral data

  • Physical activity tracking: Captured by wearable devices (such as connected watches).
  • Environmental factors: exposure to pollution, air quality and climatic conditions.

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7. Data from clinical trials

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

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💡 By cross-referencing this data, multimodal AI enables the creation of sophisticated models capable of identifying patterns invisible to the human eye and providing personalized medical recommendations. This blending of heterogeneous data is what makes multimodal AI a revolutionary tool in the medical field. Want to find out more about medical annotation? Don't hesitate to 🔗 contact us !

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

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

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1. Diagnosis of complex diseases

  • Cancer: Multimodal AI combines radiological images, biopsies and genetic analysis to detect cancers at an early stage or assess their progression.
  • Heart disease: Imaging data (cardiac ultrasound), electrocardiograms (ECGs) and clinical history enable us to identify cardiovascular risks with greater precision.

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2. Precision medicine

By cross-referencing genomic, clinical and biological data, multimodal AI helps to personalize treatments according to the patient's specific characteristics. For example, it can recommend a drug treatment based on the patient's genetic profile and medical history.

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3. Chronic disease management

  • Diabetes: Multimodal models analyze blood glucose monitoring data, dietary habits and physical activity levels to help patients better manage their condition.
  • Asthma: environmental sensors combined with clinical data can anticipate attacks by identifying triggers.

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4. Assisted surgery

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

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5. Clinical research and therapeutic trials

Multimodal AI is used to analyze patient cohorts by integrating heterogeneous data from clinical trials, enabling the discovery of biomarkers or the identification of target populations for new treatments.

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6. Early detection of epidemics

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

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7. Analysis of rare diseases

Rare pathologies often require the combined analysis of a wide range of data. Multimodal AI helps reduce diagnosis time by cross-referencing genetic data, specific imaging, and medical history.

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8. Post-treatment follow-up and rehabilitation

Data from connected devices, coupled with medical records, can be used to track patients' progress after treatment or surgery. This promotes personalized rehabilitation.

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9. Training and decision support for healthcare professionals

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

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10. Risk prevention and prediction

Multimodal platforms analyze medical history, lifestyle habits and environmental factors to predict the risk of diseases such as diabetes or heart disease, enabling targeted preventive interventions.

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Conclusion

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Multimodal AI represents a significant advance in the medical field, enabling the integration and exploitation of diverse data to transform the way healthcare is delivered.

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By combining the analysis of images, clinical data and biological signals, this technology paves the way for more precise diagnostics, personalized treatments and truly precision medicine.

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However, despite its promise, multimodal AI raises challenges, particularly in terms of ethics, data management and system interoperability. By overcoming these obstacles, it could become an essential pillar of connected healthcare and revolutionize medical practices, offering unprecedented prospects for patients and healthcare professionals alike.