Inteligența Artificială, folosită de cercetătorii români pentru detectarea anomaliilor în sarcină

Articol preluat integral din presshub.ro

Anomaliile congenitale reprezintă cauza cea mai des întâlnită de deces la făt, dar și în primul an după naștere. Detectarea la timp a acestora poate reprezenta salvarea unei vieți, iar o interpretare corectă a diagnosticului permite o discuție detaliată cu părinții cu privire la prognostic și la viitor.

În momentul de față, există aproape o șansă din trei ca diagnosticul pentru anomaliile congenitale pus înainte de naștere să fie greșit. Pentru a îmbunătăți radical situația, o echipă de cercetători de la Departamentul de Informatică din cadrul Universității din Craiova și-a propus să folosească Inteligența Artificială (AI) pentru a dezvolta un sistem specializat bazat pe Deep Learning și învățare statistică.

Scopul principal al proiectului PARADISE, finanțat de către Ministerul Cercetării, Inovării și Digitalizării, este implementarea directă a sistemului în practica medicală și, evident, salvarea vieții fătului.

Experiența personală care aduce schimbarea pentru mai mulți

PRESShub a discutat cu conf. univ. dr. Smaranda Belciug, directorul proiectului, și cu dr. Dominic Iliescu, medic ginecolog, șeful Secției 2 de obstetrică-ginecologie din cadrul Spitalului de Urgență Craiova, despre rezultatele obținute în cadrul proiectului, despre obstacolele care au apărut și cum au fost depășite, dar mai ales cum va fi implementat în spitale.

„Ideea pentru proiectul PARADISE a pornit de la o experiență proprie de acum aproape 9 ani. Eram însărcinată și în urma unui control ecografic, medicul meu curant, un medic cu experiență, a interpretat greșit ecografia.

Practic mi-a spus că băiețelul meu are restricție de creștere și trebuie născut înainte de termen. Asta implica terapie intensivă pentru nou-născuți, incubator, etc. Din fericire, am reușit să-l conving să mai repete măsurătorile, deoarece statistic nu avea cum să fie corectă interpretarea.

Măsurase de 3 ori, iar dispersia valorilor obținute era mult prea mare față de media lor. Cu toate că se spune că medicina nu este matematica, de data aceasta am demonstrat că nu este chiar așa. Aveam dreptate.

Am născut la termen, un băiețel sănătos. Fiind august, medicul meu a plecat în concediu, iar soarta a făcut să-l cunosc pe Dominic. Inițial pacienta, iar de câțiva ani buni colaboratoarea lui în cercetare.

Pentru că din păcate, nu toate femeile însărcinate au norocul să aibă un doctor ca Dominic, am hotărât să abordez detecția anomaliilor congenitale folosind Inteligența Artificială, alături de acesta și de echipa sa”, a explicat Smaranda Belciug cum a pornit proiectul PARADISE.

În prezent, este imposibil de spus cât de frecvente sunt anomaliile congenitale la făt în România, și chiar țările cu registre medicale bine puse la punct au dificultăți în a stabili un raport exact, a precizat, pentru PRESShub, doctorul Dominic Iliescu.

„Anomaliile congenitale apar în viața intrauterină, în timpul formării sau dezvoltării fătului și afectează structura sau funcțiile acestuia. Multe dintre acestea sunt depistate prenatal prin investigațiile ecografice și genetice, alte sunt descoperite ulterior, după naștere.

Organizația Mondială a Sănătății estimează că 6% dintre nou-născuți se nasc cu anomalii congenitale, ceea ce conduce la sute de mii de decese secundar acestor probleme.

După prematuritate, aceasta reprezintă a doua cauză de mortalitate. Totuși, proporția feților afectați este mult mai mare, dacă luăm în considerare decesele intrauterine ale feților afectați și sarcinile întrerupte pentru anomalii fetale depistate prenatal”, a menționat medicul ginecolog.

Importanța detectării la timp a anomaliilor congenitale

În prezent, principala soluție pentru prevenirea apariției malformațiilor este prevenția primară prin consilierea preconcepțională a cuplului, cu identificarea unor potențiale riscuri: de a concepe feți cu anomalii, precum și recomandarea unor suplimente care scad riscul apariției unor anomalii ale produsului de concepție, în special acidul folic sau derivația ai acestuia, a explicat Dominic Iliescu.

„Prevenția secundară se referă la depistarea prenatală cât mai devreme a anomaliilor genetice și morfologice și oferirea posibilității întreruperii sarcinilor cu anomalii majore.

Aceste deziderate se realizează prin evaluări ecografice și teste din sângele matern, care se confirmă în cazurile cu risc înalt prin analiza directă a sarcinii – vilozități coriale sau lichid amniotic.

Un alt avantaj al depistării prenatale a anomaliilor se manifestă chiar dacă sarcina nu este întreruptă. Astfel, părinții află despre problemele copilului lor într-o manieră mai ușoară din punct de vedere psihologic față de un diagnostic brutal, la momentul nașterii, și au timp să fie consiliați de specialiștii potriviți cu privire la manifestările postnatale, împreună cu indicarea unității potrivite pentru naștere, acolo unde fătul poate primi cele mai bune îngrijiri la naștere”, a explicat Dominic Iliescu, pentru PRESShub.

La nivel global, anomaliile congenitale conduc la importante costuri socio-economice și psihologice, deoarece au un impact pe termen lung sau chiar pe viață asupra individului afectat. Iar țările cu venit mediu sau mic, precum România, sunt mult mai afectate, deoarece implementarea măsurilor menționate mai sus este greu de realizat în populația generală, datorită resurselor deficitare și educației medicale reduse.

De aceea, detectarea la timp și cât mai exactă a anomaliilor congenitale este esențială.

Deocamdată, sunt foarte puțini doctori care înțeleg cum funcționează Inteligența Artificială.

Echipa de la Departamentul de Informatică din cadrul Universității din Craiova a început cercetările în mai anul acesta și și-a propus să le finalizeze în decembrie 2024. Apoi să continue până la rafinarea metodelor.

„Nedescoperirea la timp a acestor anomalii se soldează cu alterarea prognosticului sarcinii (avorturi, nașteri premature), al nașterii (morbiditate și mortalitate crescute la naștere) și înrăutățirea prognosticului nou-născuților afectați care se nasc în unități fără capabilitățile necesare pentru o intervenție medicală sau chirurgicală adecvată la naștere”, a menționat dr. Dominic Iliescu.

Dar când vorbim despre AI aplicată în medicină, lucrurile nu sunt simple. Și, inevitabil, apar și obstacole în cadrul cercetării. Echipa PARADISE le-a depășit pe primele care s-au ivit.

„Succesul unui proiect de Inteligență Artificială depinde strict de colaborarea dintre cercetători (statisticieni și informaticieni) și doctori. Echipa proiectului este interdisciplinară, iar diferențele dintre membrii echipei pot deraia proiectul. Trebuie să fim onești: sunt multe studii de Inteligență Artificială aplicate în medicină, dar foarte puține sunt puse în practică.

De ce? Pentru că sunt foarte puțini doctori care înțeleg cum funcționează Inteligența Artificială. Oare adresam întrebările corecte? Și aici mă refer la doctori și cercetători deopotrivă.  Mai mult, oare răspundem corect? Sunt cercetătorii de pe Marte, iar doctorii de pe Venus?

Lăsând gluma la o parte, cel mai mare obstacol a fost să spargem aceasta bariera a diferențelor dintre noi. Am reușit deoarece fiecare membru al echipei este conștient de rolul și de importanța sa în proiect, și mai ales deoarece echipele, atât de doctori cât și de cercetători, sunt formate din oameni tineri, inteligenți și cu mintea deschisă.

Noi (IT-știi) învățam anatomie, iar ei statistică și programare. Deja doctorii au învățat să instaleze Python și Anaconda pe laptopuri, așa că suntem pe drumul cel bun!”, a explicat, glumind, conf.univ.dr. Smaranda Belciug, directoarea proiectului de cercetare.

Smaranda Belciug a obținut anul acesta premiul „Mihai Drăgănescu”, oferit de Academia Română, pentru cărțile sale despre inteligența artificială aplicată în medicină, publicate de Springer-Nature și Elsevier Academic Press.

Inteligența artificială nu va înlocui doctorul

Deși a început abia din mai, deja proiectul a obținut rezultate concrete: cercetătorii s-au concentrat pe crearea unei baze de date care conține imagini ultrasonografice ale abdomenului fetusului.

În prezent, pentru a vedea dacă totul este în regulă cu bebelușul, doctorul verifică structurile anatomice din diverse planuri. Mișcând sonda pe abdomenul mamei, planurile de vizualizare se schimbă.

„Folosind imaginile clasificate de doctori pe diverse categorii (e.g. vezica, biometrie, colecist, rinichi), am antrenat mai multe rețele neuronale artificiale care detectează în ce plan vizual și ce structura anatomică este prezentă în imagine cu o acuratețe foarte bună.

Acum lucrăm la un soft care să poată detecta automat toate organele din imagine, pentru a vedea ulterior dacă prezinta anomalii sau nu.

Rezultatele noastre au fost validate și de alți cercetători, fiind publicate în jurnale indexate Web of Science cu factor de impact ridicat, atât de medicină cât și de informatică, în quartilele 1 și 2, și prezentate la conferințe internaționale”, a explicat, pe scurt, conf.univ.dr. Smaranda Belciug.

În final, cercetătorii din proiectul PARADISE speră ca softul creat astfel să fie folosit în cadrul ecografiilor și să semnaleze în timp real dacă există suspiciuni de anomalii congenitale sau nu.

Studiile de specialitate au arătat că un doctor cu experiență, cu peste 2.000 de morfologii efectuate, are o rată de detecție a anomaliilor fetale de 52%, pe când un doctor neexperimentat are 32.5% rata de detecție.

Speranța cercetătorilor români de la Departamentul de Informatică din cadrul Universității din Craiova este să crească aceste procente.

„Să fie clar: nu vrem să înlocuim doctorul uman din ecuație. Nu sunt adepta singtamei «doctorless hospitals». Inteligența Artificială trebuie văzută ca un prieten de nădejde, care te trage de mânecă și îți arată că ceva nu este în regula.

Decizia finală rămâne a doctorului. Pentru un doctor rezident sau tânăr specialist, softul nostru va fi o unealtă importantă, un sfătuitor, iar pentru un doctor cu experiență poate fi un gadget simpatic și nu numai.

Să nu uităm că oboseala, stresul, lipsa de timp, etc. sunt factori care pot să afecteze orice doctor, fie că are experiență sau nu. Eu personal vreau să arat că Inteligență Artificială aplicată în medicina este «Sfântul Graal», nu «cutia Pandorei»”, este concluzia Smarandei Belciug.

PARADISE este un proiect de cercetare finanțat de Ministerul Cercetării, Inovării și Digitalizării – CNCS – UEFISCDI, număr proiect PN-III-P4-PCE-2021-0057.

Proiectul a început pe 4.05.2022 si se va încheia pe 31.12.2024. Valoarea este de 1,194,369 lei.

Membrii echipei de cercetare PARADISE/ Departamentul de Informatică din cadrul Universității din Craiova