Nowe narzędzie korzystające z technologii rozpoznawania obrazu oraz sztucznej inteligencji (AI) może znacząco pomóc lekarzom w szybkim analizowaniu łożysk bezpośrednio po porodzie. Wynalazek ten obiecuje poprawę opieki neonatologicznej oraz zdrowia matek, co zostało udokumentowane w badaniach naukowców z Northwestern Medicine i Penn State.
Badanie, które ukazało się 13 grudnia w czasopiśmie Patterns, opisuje program komputerowy o nazwie PlacentaVision. Narzędzie to potrafi analizować zdjęcia łożyska w celu wykrywania nieprawidłowości związanych z infekcjami czy sepsą noworodkową – schorzeniem zagrażającym życiu milionów noworodków na całym świecie. Rozwiązanie to może przyspieszyć proces diagnostyczny z kilku dni do zaledwie kilku minut, co w sytuacjach kryzysowych może być kluczowe dla uratowania życia dziecka.
Znaczenie wczesnego badania łożyska
Łożysko odgrywa fundamentalną rolę w zdrowiu matki oraz dziecka w trakcie ciąży. Pomimo tego, często nie jest ono dokładnie badane po porodzie, szczególnie w regionach o ograniczonym dostępie do opieki medycznej. Alison Gernand, jedna z głównych badaczek projektu i profesor Uniwersytetu Penn State, zwróciła uwagę, że odrzucanie łożyska bez szczegółowego badania to powszechny, ale lekceważony problem. „To zmarnowana szansa, aby wykryć potencjalne zagrożenia i wdrożyć wczesną interwencję medyczną, która może zmniejszyć komplikacje i poprawić zdrowie zarówno matki, jak i dziecka” – podkreśla.
Wykorzystanie narzędzia takiego jak PlacentaVision może umożliwić lekarzom szybkie działania, takie jak podanie antybiotyków czy szczegółowe monitorowanie zdrowia noworodka. Jego użycie może mieć szczególnie duże znaczenie w regionach, gdzie brakuje odpowiedniego zaplecza diagnostycznego, a patologowie są rzadkością.
W dobrze wyposażonych szpitalach takie narzędzie mogłoby pomóc w wstępnej selekcji przypadków, pozwalając lekarzom skupić się na bardziej skomplikowanych sytuacjach. Ważnym elementem było opracowanie systemu, który poradzi sobie z różnorodnymi warunkami – od zmiennych oświetleniowych i jakości zdjęć po różne ustawienia kliniczne, co podkreśla jeden z wynalazców, James Z. Wang z Penn State.
Jak technologia analizuje zdjęcia łożysk?
Naukowcy zastosowali metodę kontrastywnego uczenia w różnych modalnościach (cross-modal contrastive learning), która pozwala komputerowi rozumieć i kojarzyć informacje wizualne (zdjęcia) z tekstowymi (raportami patologicznymi). W ten sposób stworzono bazę danych obejmującą zdjęcia łożysk zebrane przez 12 lat oraz powiązane raporty medyczne.
Aby zapewnić skuteczność modelu, naukowcy zastosowali różne strategie modyfikacji obrazów, które symulowały realistyczne warunki, takie jak słabe oświetlenie czy zróżnicowana jakość zdjęć. Efektem jest PlacentaCLIP+ – zaawansowany model uczenia maszynowego zdolny do precyzyjnej identyfikacji czynników ryzyka zdrowotnego na podstawie zdjęć. Model został przetestowany w różnych krajach, aby zagwarantować spójność jego wyników w różnych populacjach.
Prosta obsługa dla personelu medycznego
Jednym z kluczowych aspektów PlacentaVision jest łatwość jego wykorzystania. Narzędzie zostało zaprojektowane tak, aby mogło być uruchamiane na smartfonach lub zintegrowane z oprogramowaniem służącym do prowadzenia dokumentacji medycznej. Dzięki temu lekarze będą mogli szybko uzyskać wyniki analizy po porodzie, co w znacznym stopniu może usprawnić opiekę neonatologiczną.
Obecnie badacze pracują nad stworzeniem intuicyjnej aplikacji mobilnej, która pozwoli lekarzom i pielęgniarkom wykonywać zdjęcia łożysk i natychmiastowo uzyskiwać wyniki diagnostyczne. Pan Yimu, doktorant i główny autor badania, podkreśla, że aplikacja ma być przyjazna w obsłudze i wymagać minimalnego przeszkolenia, aby mogła być stosowana nawet w najbardziej niedostępnych miejscach.
Przyszłość technologii w diagnostyce okołoporodowej
Naukowcy zamierzają rozwijać PlacentaVision, aby obejmował jeszcze więcej funkcji diagnostycznych poprzez włączenie dodatkowych cech łożyska oraz danych klinicznych, co usprawni proces przewidywania komplikacji. Produkt będzie także testowany w różnych środowiskach szpitalnych, aby zagwarantować jego uniwersalność.
Potencjał tej technologii jest ogromny. Może ona stać się przełomowym narzędziem, zwłaszcza w regionach świata, gdzie badania łożysk są rzadkością. Dzięki wprowadzeniu zautomatyzowanej analizy zdjęć łożysk, PlacentaVision ma szansę zmienić sposób opieki nad matkami i noworodkami, umożliwiając wcześniejsze i bardziej spersonalizowane interwencje, które zapobiegają poważnym powikłaniom zdrowotnym.
Prace badawcze były wspierane przez National Institutes of Health oraz National Science Foundation. Prowadzone analizy wspierały zaawansowane zasoby komputerowe programu Advanced Cyberinfrastructure Coordination Ecosystem.