Когда у кого-то тяжелая форма COVID, лечение нужно начинать немедленно. Быстрая диагностика заболевания потенциально может спасти жизнь.
Исследования в начале пандемии показали, что аномалии проявлялись на рентгенограммах грудной клетки пациентов с вирусом Фото: Бал Ирина / Shutterstock
Звучит просто, но для лечения кого-то, у кого вы подозреваете наличие COVID, вам необходимо подтвердить, что он действительно заражен коронавирусом. В Великобритании легко принять это как должное — у нас есть надежный метод обнаружения для диагностики инфицированных пациентов, широко доступный с самого начала пандемии. Это позволило своевременно лечить людей и оказывать им помощь, спасая жизни, пишет medicalxpress.com.
Основной метод определения того, есть ли у кого-то COVID, называется тестированием полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией или ОТ-ПЦР. Этот процесс может определить, присутствует ли генетический материал коронавируса в образце, взятом у человека, обычно собираемом мазком из носа или горла.
Это тестирование обычно проводится в лаборатории, и необходимые ресурсы означают, что проведение его в масштабе является серьезной проблемой. Страны с высоким уровнем дохода смогли масштабировать свое тестирование на COVID с большими затратами, но в некоторых странах с низким и средним уровнем дохода, таких как Пакистан, Шри-Ланка, Индия и многие африканские страны, медицинский персонал не смог большое количество тестов на COVID из-за нехватки ресурсов. Это особая проблема в отдаленных районах.
Кроме того, ПЦР-тестирование не очень быстрое. Обычно это занимает около двух часов или больше, если требуется дополнительное время, чтобы доставить тестовый образец в подходящую лабораторию для тестирования. Во многих случаях подтверждение того, что у кого-то есть вирус, должно происходить гораздо быстрее. Когда у кого-то тяжелая форма COVID, лечение нужно начинать немедленно. Быстрая диагностика заболевания потенциально может спасти жизнь.
Итак, наша команда исследовала , может ли быть предоставлена быстрая и надежная альтернатива ПЦР-тестированию с использованием общедоступного больничного оборудования, а именно аппаратов, имеющихся в отделении рентгенографии.
COVID обнаруживается при сканировании грудной клетки
Рентгенологи могут анализировать методы визуализации грудной клетки, такие как компьютерная томография (КТ) или рентген, для поиска визуальных маркеров инфекции COVID. Исследования в начале пандемии показали, что аномалии проявлялись на рентгенограммах грудной клетки пациентов с вирусом, что привело к тому, что Всемирная организация здравоохранения рекомендовала использовать рентгенографию для диагностики COVID, когда ПЦР-тестирование недоступно, особенно для тяжелых пациентов.
Но и здесь есть узкое место в ресурсах. Использование рентгена и компьютерной томографии для диагностики требует от рентгенологов тщательной расшифровки изображений грудной клетки, поскольку визуальные указатели COVID бывает трудно обнаружить. Поэтому вместо этого мы создали программу искусственного интеллекта, чтобы ускорить диагностику и позволить радиологам продолжать свою работу.
Программа основана на так называемой глубокой сверточной нейронной сети — типе алгоритма, который обычно используется для анализа изображений. Такие алгоритмы могут выделять ключевые характеристики изображений и классифицировать сходства и различия.
Мы начали с обучения и тестирования ряда различных алгоритмов — некоторые уже существующие, некоторые — созданные нами — с использованием базы данных примерно из 3000 рентгенограмм грудной клетки. Это были снимки пациентов с COVID, здоровых людей и людей с вирусной пневмонией. В процессе работы мы настроили алгоритмы, чтобы они лучше выявляли различия между рентгеновскими снимками. Со временем мы обнаружили, что один из них явно работал лучше, чем другие.
Затем мы оценили этого лучшего исполнителя, предоставив ему совершенно новый набор рентгеновских снимков, которых он раньше не видел, и попросили его определить, были ли они получены от пациента с COVID или нет. Программа дала правильный ответ в 98,04% случаев.
Как это можно использовать?
Следуя этим результатам, мы разработали приложение, которое могло запускать программу за пределами нашей лаборатории, чтобы ее можно было использовать там, где она может иметь значение. Для работы приложения не требуется много памяти или мощности компьютера, поэтому его можно установить на обычные ПК и ноутбуки.
Он спроектирован таким образом, что не требует дополнительного оборудования. Рентгеновские снимки пациента просто нужно загрузить в приложение через USB или Интернет, а затем алгоритм анализирует изображение и возвращает результат, указывающий, является ли он положительным или нет.
Это приложение не заменит ПЦР. Но это может быть очень эффективно в отделениях неотложной помощи, куда поступают пациенты с тяжелыми заболеваниями. Это позволит быстро сделать и проанализировать рентгенографию грудной клетки, а если у пациента положительный результат, начать лечение сразу, а не ждать результатов лабораторных исследований. Это не только полезно для пациентов, но и может ускорить их переход в подходящие палаты в других частях больницы и, таким образом, снизить нагрузку на перегруженные отделения скорой и неотложной помощи.
Приложение также может быть очень эффективным для диагностики случаев COVID в странах с низким уровнем дохода и отдаленных районах, где ПЦР не всегда доступна. Итак, в качестве следующего шага мы планируем протестировать его в Пакистане в рамках финансируемого ЕС проекта SAFE RH , чтобы увидеть, какое влияние он может оказать на реальный мир.