Приложение определяет серьезность заболевания COVID-19 с использованием искусственного интеллекта, биомаркеров
                Новое мобильное приложение может помочь клиницистам определить, у каких пациентов с COVID-19 могут быть тяжелые случаи. Кредит: ОраЛива

Новое мобильное приложение может помочь врачам определить, у каких пациентов с новым коронавирусом (COVID-19) могут быть тяжелые случаи. Созданное исследователями из Колледжа стоматологии Нью-Йоркского университета, приложение использует искусственный интеллект (ИИ) для оценки факторов риска и ключевых биомаркеров из анализов крови, производя COVID-19 «показатель тяжести».
                                                                                       

Текущие диагностические тесты для COVID-19 обнаруживают вирусную РНК, чтобы определить, есть ли у человека вирус или нет, но они не дают подсказок относительно того, насколько больным может стать пациент, инфицированный COVID.

«Выявление и мониторинг тех, кто подвержен риску в тяжелых случаях, может помочь больницам расставить приоритеты по уходу и распределить ресурсы, такие как кровати и отделения интенсивной терапии. Кроме того, знание того, кто находится в группе низкого риска возникновения осложнений, может помочь уменьшить количество госпитализаций, пока эти пациенты находятся в безопасном ведении дома. «сказал Джон Т. Макдевитт, доктор философии, профессор биоматериалов в Колледже стоматологии Нью-Йоркского университета, который руководил исследованием.

«Мы хотим, чтобы у врачей была как необходимая информация, так и инфраструктура, необходимая для спасения жизней. COVID-19 поставил под сомнение обе эти ключевые области».

Создание показателя серьезности

Используя данные 160 госпитализированных пациентов с COVID-19 в Ухане, Китай, исследователи идентифицировали четыре биомаркера, измеренных в анализах крови, которые были значительно повышены у пациентов, которые умерли по сравнению с теми, кто выздоровел: C-реактивный белок (CRP), миоглобин (MYO) ), прокальцитонин (PCT) и сердечный тропонин I (cTnI). Эти биомаркеры могут сигнализировать об осложнениях, связанных с COVID-19, включая острое воспаление, инфекцию нижних дыхательных путей и плохое сердечно-сосудистое здоровье.

Затем исследователи создали модель с использованием биомаркеров, а также возраста и пола, двух установленных факторов риска. Они обучили модель, используя алгоритм машинного обучения, тип ИИ, чтобы определить закономерности заболевания COVID-19 и предсказать его серьезность. Когда биомаркеры пациента и факторы риска вводятся в модель, он выдает числовой показатель тяжести COVID-19 в диапазоне от 0 (легкий или умеренный) до 100 (критический).

Модель была подтверждена с использованием данных 12 госпитализированных пациентов с COVID-19 из Шэньчжэня, Китай, которые подтвердили, что показатели тяжести модели были значительно выше для пациентов, которые умерли, по сравнению с теми, кто был выписан. Эти результаты опубликованы в Lab on a Chip, журнале Королевского химического общества.

По мере того, как Нью-Йорк стал эпицентром пандемии, исследователи продолжили валидацию модели, используя данные более чем 1000 пациентов Нью-Йорка с COVID-19. Чтобы сделать этот инструмент доступным и удобным для клиницистов, они разработали мобильное приложение, которое можно использовать на месте оказания медицинской помощи для быстрого расчета степени тяжести пациента.

Инструмент поддержки клинических решений

Приложение прошло ретроспективную оценку в семейных медицинских центрах при Нью-Йоркском университете Лангоне в Бруклине, которые обслуживают более 102 000 пациентов в год в качестве одной из крупнейших в стране сетей федеральных медицинских центров.

«Инструменты поддержки принятия клинических решений в реальном времени для COVID-19 могут быть чрезвычайно полезны, особенно в амбулаторных условиях, чтобы помочь в разработке планов мониторинга и лечения для тех, кто подвергается наибольшему риску», — сказал Исаак П. Дапкинс, доктор медицинских наук, главный врач для центров семейного здоровья в Нью-Йоркском университете Лангоне и соавтора исследования Lab on the Chip.

После оптимизации клинической полезности приложения в центрах семейного здоровья в Нью-Йоркском университете в Лангоне в мае исследователи намерены развернуть его по всей стране в ближайшие недели. Вполне возможно, что показатель тяжести COVID-19 можно было бы интегрировать с электронными медицинскими записями, тем самым предоставляя клиницистам действенную информацию на ранней стадии для лиц с диагнозом COVID-19.

«Мы надеемся, что этот инструмент поможет выявить лиц с высоким риском неблагоприятных исходов и уменьшить различия в состоянии здоровья, присутствующие при использовании COVID-19», — сказал Ларри К. Макрейнолдс, исполнительный директор Центров семейного здоровья в NYU Langone.

Опираясь на инновации в тестировании

В шкале тяжести COVID-19 используется модель, разработанная Макдевиттом для прогнозирования исходов у пациентов с сердечными заболеваниями. Здоровье сердца является одним из нескольких приоритетов лаборатории McDevitt, которая создает диагностические системы в местах оказания медицинской помощи, которые можно запрограммировать для тестирования на рак ротовой полости, болезни сердца, а теперь и биомаркеры COVID-19.

В диагностической системе используются небольшие неинвазивные образцы, такие как мазки слюны или капли крови из кончика пальца, которые добавляются в картриджи размером с кредитную карту, оснащенные био-нано-чипами, впервые разработанными McDevitt. Картридж вставляется в портативный анализатор, который одновременно проверяет ряд биомаркеров, и результаты доступны менее чем за полчаса.

Поскольку эта технология в настоящее время используется только в исследовательских и информационных целях, приложение COVID-19 может использоваться с существующими лабораторными тестами и требует контроля со стороны уполномоченного врача. Однако в течение следующих нескольких месяцев лаборатория Макдевитта в партнерстве с SensoDx, компанией, вышедшей из его лаборатории, планирует разработать и оценить возможность тестирования капли крови на биомаркеры тяжести COVID-19 — подобно тому, как человек с сахарный диабет проверяет уровень сахара в крови и выявляет степень тяжести на месте.

«С помощью COVID-19 тестирование в месте оказания медицинской помощи в сочетании с системой поддержки принятия решений может улучшить методы сортировки пациентов врачами и потенциально улучшить их результаты, особенно для тех, кто нуждается в более неотложной и агрессивной помощи», — сказал МакДевитт. .

Помимо исследовательской группы МакДевитта в Стоматологическом колледже Нью-Йорка, в исследовании приняли участие сотрудники Медицинской школы им. Гроссмана, Технической школы Нью-Йорка, Больницы Чжуннань Уханьского университета и Группы Latham BioPharm. Приложение было разработано лабораторией McDevitt и компанией OraLiva, основанной McDevitt, и доступно для устройств Apple и Android. Приложение предназначено для использования уполномоченными врачами и не предназначено для общего использования пациентами.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *