Łożysko, tymczasowy narząd rozwijający się w ciele matki w celu wspierania rozwoju płodu, odgrywa kluczową rolę podczas ciąży i zawiera istotne informacje o zdrowiu zarówno dziecka, jak i rodzica. Mimo to, zbyt często badanie tego narządu jest pomijane w chwili porodu, szczególnie w rejonach o ograniczonych zasobach medycznych. Taka sytuacja skutkuje utraconą szansą na wczesne wykrycie i zapobieganie poważnym stanom, takim jak sepsa noworodkowa, która każdego roku dotyka miliony dzieci na całym świecie.
Dzięki wieloletnim badaniom i międzynarodowej współpracy, naukowcy z Penn State opracowali narzędzie, które może zrewolucjonizować sposób badania łozysk. To innowacyjne rozwiązanie, oparte na sztucznej inteligencji i analizie obrazu, umożliwia lekarzom diagnozowanie łozyska za pomocą zdjęć wykonanych telefonem komórkowym, bez potrzeby zaawansowanego sprzętu czy laboratoriów. Badania zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie naukowym Patterns, gdzie prace zespołu naukowego doceniono, umieszczając je na okładce wydania.
„Nasze badania mają potencjał ratowania życia i poprawy wyników zdrowotnych. Mogą uczynić badanie łozysk bardziej dostępnym, wspierając zarówno działania diagnostyczne, jak i rozwój badań nad przyszłymi ciążami, szczególnie w przypadku kobiet i noworodków obarczonych większym ryzykiem powikłań” – podkreśla Yimu Pan, doktorantka w Penn State i główna autorka publikacji.
Według naukowców większość łozysk jest rutynowo usuwana po porodzie, bez szczegółowej analizy. Tymczasem zawarte w nich informacje mogą być kluczowe dla wcześniejszego wykrycia potencjalnych zagrożeń zdrowotnych. Aby sprostać temu wyzwaniu, stworzono narzędzie diagnostyczne o nazwie PlacentCLIP+, które wykorzystuje uczenie maszynowe do wykrywania nieprawidłowości w obrazach łozysk i oceny ryzyka wystąpienia takich schorzeń jak sepsa noworodkowa.
„PlacentCLIP+ to solidny model bazujący na sztucznej inteligencji, który analizuje zdjęcia łozysk. Dzięki temu można wczesniej zidentyfikować zagrożenia zdrowotne i zareagować odpowiednio wcześnie, np. podając antybiotyki matce lub dziecku oraz monitorując noworodka pod kątem oznak infekcji” – wyjaśnia profesor James Z. Wang, współautor projektu.
Nowa technologia opiera się na metodzie kontrastowego uczenia krzyżowego, która pozwala komputerom analizować i łączyć dane wizualne (zdjęcia łozysk) z raportami patologicznymi. Do treningu modelu naukowcy wykorzystali rozbudowany zbiór danych obejmujący ponad 31 700 zdjęć łozysk i przypisanych do nich raportów patologicznych, pochodzących z USA i Ugandy na przestrzeni 12 lat. Dzięki tak szerokiej bazie danych udało się opracować algorytm o wysokiej precyzji, zdolny do wyciągania wniosków z nowych zdjęć.
„W obszarach o ograniczonych zasobach medycznych, takich jak miejsca bez laboratoriów patologicznych, to narzędzie może pomóc lekarzom szybciej wykrywać infekcje i inne komplikacje na podstawie łozyska” – wskazuje Pan. „Natomiast w placówkach z zaawansowaną infrastrukturą medyczną narzędzie może wskazywać, które łozyska wymagają bardziej szczegółowych badań, co pozwala na efektywniejsze korzystanie z zasobów.”
PlacentCLIP+ zaprojektowano z myślą o łatwości użytkowania, co pozwala na jego integrację z aplikacjami mobilnymi oraz systemami medycznymi. Twórcy sprawdzili skuteczność modelu w różnych warunkach, uwzględniając wyzwania, takie jak słabe oświetlenie czy rozmyte zdjęcia, i potwierdzili, że technologia ta działa niezawodnie w różnych populacjach.
Kolejnym krokiem zespołu badawczego jest rozwinięcie modelu w ramach większego projektu, nazwanego PlacentaVision. Planowane jest stworzenie przyjaznej dla użytkowników aplikacji mobilnej, która pozwoli lekarzom i pielęgniarkom na całym świecie fotografować łozyska i natychmiast uzyskiwać wyniki. Takie rozwiązanie wymagałoby minimalnego szkolenia, zwiększając dostępność analizy łozysk w placówkach o ograniczonych zasobach.
„To narzędzie ma potencjał, aby zrewolucjonizować sposób analizy łozysk po porodzie, szczególnie w regionach, gdzie badania te są obecnie rzadko przeprowadzane” – uważa Alison D. Gernand, profesor na wydziale nauk o żywieniu w Penn State i współautorka badania. „Dzięki tej innowacji będzie można wprowadzić wcześniejsze, spersonalizowane interwencje, zapobiegające poważnym powikłaniom zdrowotnym i poprawiające jakość życia matek oraz ich dzieci na całym świecie.”
Innym istotnym głosem w projekcie jest doktor Jeffery A. Goldstein, dyrektor patologii perinatalnej na Northwestern University, który podkreśla praktyczne korzyści narzędzia. „Kiedy oddział intensywnej opieki neonatologicznej musi leczyć chore dziecko, liczą się nawet minuty. Dzięki diagnozom opartym na zdjęciach możemy uzyskać odpowiedzi znacznie szybciej niż w tradycyjnym procesie diagnostycznym” – dodaje.
W badaniu udział wzięło także wielu specjalistów z innych uczelni, w tym Harvard Medical School, Boston Children’s Hospital oraz Masaka University w Ugandzie. Projekt ten został wsparty przez Narodowy Instytut Zdrowia w USA oraz National Science Foundation, a jego realizacja była możliwa dzięki wykorzystaniu zaawansowanych zasobów superkomputerowych.
Technologie takie jak PlacentCLIP+ pokazują, jak nowoczesne narzędzia mogą przyspieszać diagnozy i wpływać na poprawę opieki zdrowotnej w skali globalnej. Rozwój tego projektu ma szansę stać się przełomem zarówno w placówkach o wysokim standardzie opieki, jak i tych, gdzie zasoby są mocno ograniczone.
