Các nhà nghiên cứu của NYU đã xây dựng một công cụ AI để dự đoán các trường hợp nghiêm trọng của COVID-19
Một số người chỉ có các triệu chứng coronavirus nhẹ, trong khi những người khác kết thúc bằng máy thở. Thuật toán này có thể giúp các bác sĩ hiểu bệnh nhân nào dễ bị bệnh nặng nhất.
Các nhà nghiên cứu của NYU đã xây dựng một công cụ AI để dự đoán các trường hợp nghiêm trọng của COVID-19
[Ảnh: GOSPHOTODESIGN / iStock]
BỞI ANASSE BARI VÀ MEGAN COFFEE4 PHÚT ĐỌC
COVID-19 không tạo ra nhiễm trùng cắt cookie. Một số người có những trường hợp cực kỳ nhẹ trong khi những người khác thấy mình chiến đấu cho cuộc sống của họ .
Các bác sĩ lâm sàng đang làm việc với nguồn lực hạn chế chống lại một căn bệnh rất khó dự đoán. Biết được bệnh nhân nào có khả năng mắc bệnh nặng nhất có thể giúp hướng dẫn các bác sĩ lâm sàng trong đại dịch này.
Chúng tôi là hai nhà nghiên cứu tại Đại học New York nghiên cứu các phân tích dự đoán và các bệnh truyền nhiễm . Đầu tháng 1, chúng tôi nhận ra rằng rất có thể virus coronavirus mới ở Trung Quốc sẽ đến New York và chúng tôi muốn phát triển một công cụ để giúp các bác sĩ lâm sàng đối phó với các ca bệnh đang đến. Chúng tôi nghĩ rằng phân tích dự đoán, một dạng trí tuệ nhân tạo, sẽ là một công nghệ tốt cho công việc này.
Nói chung, loại AI này xem xét dữ liệu hiện có để tìm các mẫu và sau đó sử dụng các mẫu đó để đưa ra dự đoán về tương lai . Sử dụng dữ liệu từ 53 trường hợp COVID-19 vào tháng 1 và tháng 2, chúng tôi đã phát triển một nhóm các thuật toán để xác định bệnh nhân bị bệnh nhẹ nào có khả năng bị bệnh nặng.
Công cụ thử nghiệm của chúng tôi đã giúp dự đoán những người sẽ bị bệnh nặng nhất. Khi làm như vậy, nó cũng tìm thấy một số dấu hiệu lâm sàng sớm bất ngờ dự đoán các trường hợp nặng của COVID-19.
Các thuật toán chúng tôi thiết kế đã được đào tạo trên một tập dữ liệu nhỏ và tại thời điểm này chỉ là một công cụ bằng chứng, nhưng với nhiều dữ liệu hơn, chúng tôi tin rằng các phiên bản sau này có thể cực kỳ hữu ích cho các chuyên gia y tế.
CHÚNG TÔI ĐÃ LÀM VIỆC NHƯ THẾ NÀO
Để xây dựng công cụ này, trước tiên chúng tôi cần dữ liệu. Chúng tôi đã hợp tác với một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm, Xiangao Jiang, tại Ôn Châu, Chiết Giang, Trung Quốc. Khi chúng tôi bắt đầu làm việc này vào đầu tháng 1, Ôn Châu đã có đợt bùng phát lớn nhất bên ngoài Hồ Bắc , trong đó Vũ Hán là thủ đô. Từ tháng 1 đến tháng 2, nhóm của bác sĩ Jiang đã thu thập và chia sẻ với chúng tôi thông tin từ 53 bệnh nhân COVID-19 tại hai bệnh viện. Chúng tôi có dữ liệu về các triệu chứng như sốt, ho và tiêu chảy, các giá trị trong phòng thí nghiệm như số lượng tế bào máu, chức năng thận, dấu hiệu viêm và các dấu hiệu quan trọng, và cả tia X.
Trước khi chúng tôi có thể bắt đầu xây dựng các thuật toán, chúng tôi cần đợi cho đến khi tất cả các bệnh nhân hồi phục hoặc chết, để chúng tôi biết kết quả cuối cùng của các trường hợp của họ. Rất may, dịch bệnh Ôn Châu không tệ và đến giữa tháng 2, tất cả các bệnh nhân, ngay cả những người mắc bệnh nặng, đã hồi phục.
Từ dữ liệu này, chúng tôi đã phát triển một bộ thuật toán sử dụng các phân tích dự đoán để xác định các triệu chứng sớm trong cơ thể của một người mắc COVID-19. Các thuật toán sau đó tìm kiếm các mẫu và tìm ra triệu chứng nào tương quan với các trường hợp nặng của COVID-19.
BẠN ĐÃ TÌM THẤY GÌ?
Đối với 53 người trong nghiên cứu của chúng tôi, các thuật toán dự đoán với độ chính xác từ 70% đến 80% những người bị bệnh nặng. Điều đó khá gần với việc sử dụng AI khác trong y học . Chúng tôi hiện đang tiến hành xác nhận thêm với các tập dữ liệu lớn.
Khả năng dự đoán bệnh nhân nào sẽ giảm có thể rất hữu ích cho các bác sĩ lâm sàng, nhưng các triệu chứng mà AI xác định để đưa ra những dự đoán này cũng có thể cung cấp thông tin có giá trị cho các nhà nghiên cứu.
Các mô hình dự đoán của chúng tôi đã phát hiện ra rằng các men gan cao hơn một chút gọi là ALT, nồng độ hemoglobin tăng cao, đó là các tế bào hồng cầu và đau nhức cơ thể là những yếu tố dự báo mạnh nhất về COVID-19 nghiêm trọng. Trong một môi trường bình thường, các bác sĩ sẽ không quan tâm đến việc tăng nhẹ ALT và hemoglobin, nhưng có vẻ đây là những dấu hiệu quan trọng trong quá trình nhiễm coronavirus.
Kể từ khi nghiên cứu của chúng tôi ra đời, các nhà nghiên cứu y học khác đã chứng thực những gì thuật toán của chúng tôi đề xuất. Trong một nghiên cứu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nồng độ men gan cao có thể tương quan với kết quả COVID-19 xấu đi .
Ngoài ra, nồng độ hemoglobin cao hơn được biết là làm tăng nguy cơ đông máu và cục máu đông đang chứng tỏ là nguyên nhân gây tử vong đáng kể và bí ẩn cho bệnh nhân coronavirus.
TẠI SAO NÓ QUAN TRỌNG
COVID-19 là một căn bệnh mới, một căn bệnh mà các bác sĩ chưa từng thấy trước đây và các dấu hiệu của một trường hợp nghiêm trọng sắp xảy ra rất khó phát hiện. AI, có thể nhận ra nhiều mô hình khó nắm bắt đồng thời, là công cụ hoàn hảo giúp các bác sĩ xác định sớm bệnh nhân có nguy cơ cao. Điều này cho họ thời gian để chuẩn bị tốt hơn cho những trường hợp này và có thể cứu sống.
Ngoài ra, các triệu chứng mà thuật toán AI thấy là quan trọng cho thấy SARS-CoV-2 đã ảnh hưởng đến nhiều bộ phận của cơ thể hơn là phổi. Khả năng này để phát hiện những triệu chứng quan trọng có thể giúp các bác sĩ khi họ tìm kiếm nhiều cách virus tấn công cơ thể.
Điều quan trọng là nhận ra những hạn chế của AI. Trước khi một công cụ như thế này được đưa vào sử dụng, chúng tôi cần cung cấp cho hệ thống của chúng tôi nhiều dữ liệu hơn để học hỏi. Vì AI chỉ được đào tạo trên một số ít bệnh nhân trong một cài đặt, nên độ chính xác của nó bị giới hạn ở cài đặt đó. Chúng tôi đang trong quá trình lấy thêm dữ liệu từ các nguồn khác và sẽ sử dụng dữ liệu này để làm cho các thuật toán chính xác hơn và có thể áp dụng rộng rãi.
Mặc dù AI chúng tôi thiết kế chỉ là thử nghiệm đầu tiên, nhưng kết quả rất đáng khích lệ. Chúng tôi tin rằng AI có vai trò trong việc chống lại đại dịch này và hy vọng sẽ sớm đưa hệ thống của chúng tôi hoạt động để giúp các bác sĩ ở tuyến đầu.
Các nhà nghiên cứu của NYU đã xây dựng một công cụ AI để dự đoán các trường hợp nghiêm trọng của COVID-19
[Ảnh: GOSPHOTODESIGN / iStock]
BỞI ANASSE BARI VÀ MEGAN COFFEE4 PHÚT ĐỌC
COVID-19 không tạo ra nhiễm trùng cắt cookie. Một số người có những trường hợp cực kỳ nhẹ trong khi những người khác thấy mình chiến đấu cho cuộc sống của họ .
Các bác sĩ lâm sàng đang làm việc với nguồn lực hạn chế chống lại một căn bệnh rất khó dự đoán. Biết được bệnh nhân nào có khả năng mắc bệnh nặng nhất có thể giúp hướng dẫn các bác sĩ lâm sàng trong đại dịch này.
Chúng tôi là hai nhà nghiên cứu tại Đại học New York nghiên cứu các phân tích dự đoán và các bệnh truyền nhiễm . Đầu tháng 1, chúng tôi nhận ra rằng rất có thể virus coronavirus mới ở Trung Quốc sẽ đến New York và chúng tôi muốn phát triển một công cụ để giúp các bác sĩ lâm sàng đối phó với các ca bệnh đang đến. Chúng tôi nghĩ rằng phân tích dự đoán, một dạng trí tuệ nhân tạo, sẽ là một công nghệ tốt cho công việc này.
Nói chung, loại AI này xem xét dữ liệu hiện có để tìm các mẫu và sau đó sử dụng các mẫu đó để đưa ra dự đoán về tương lai . Sử dụng dữ liệu từ 53 trường hợp COVID-19 vào tháng 1 và tháng 2, chúng tôi đã phát triển một nhóm các thuật toán để xác định bệnh nhân bị bệnh nhẹ nào có khả năng bị bệnh nặng.
Công cụ thử nghiệm của chúng tôi đã giúp dự đoán những người sẽ bị bệnh nặng nhất. Khi làm như vậy, nó cũng tìm thấy một số dấu hiệu lâm sàng sớm bất ngờ dự đoán các trường hợp nặng của COVID-19.
Các thuật toán chúng tôi thiết kế đã được đào tạo trên một tập dữ liệu nhỏ và tại thời điểm này chỉ là một công cụ bằng chứng, nhưng với nhiều dữ liệu hơn, chúng tôi tin rằng các phiên bản sau này có thể cực kỳ hữu ích cho các chuyên gia y tế.
CHÚNG TÔI ĐÃ LÀM VIỆC NHƯ THẾ NÀO
Để xây dựng công cụ này, trước tiên chúng tôi cần dữ liệu. Chúng tôi đã hợp tác với một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm, Xiangao Jiang, tại Ôn Châu, Chiết Giang, Trung Quốc. Khi chúng tôi bắt đầu làm việc này vào đầu tháng 1, Ôn Châu đã có đợt bùng phát lớn nhất bên ngoài Hồ Bắc , trong đó Vũ Hán là thủ đô. Từ tháng 1 đến tháng 2, nhóm của bác sĩ Jiang đã thu thập và chia sẻ với chúng tôi thông tin từ 53 bệnh nhân COVID-19 tại hai bệnh viện. Chúng tôi có dữ liệu về các triệu chứng như sốt, ho và tiêu chảy, các giá trị trong phòng thí nghiệm như số lượng tế bào máu, chức năng thận, dấu hiệu viêm và các dấu hiệu quan trọng, và cả tia X.
Trước khi chúng tôi có thể bắt đầu xây dựng các thuật toán, chúng tôi cần đợi cho đến khi tất cả các bệnh nhân hồi phục hoặc chết, để chúng tôi biết kết quả cuối cùng của các trường hợp của họ. Rất may, dịch bệnh Ôn Châu không tệ và đến giữa tháng 2, tất cả các bệnh nhân, ngay cả những người mắc bệnh nặng, đã hồi phục.
Từ dữ liệu này, chúng tôi đã phát triển một bộ thuật toán sử dụng các phân tích dự đoán để xác định các triệu chứng sớm trong cơ thể của một người mắc COVID-19. Các thuật toán sau đó tìm kiếm các mẫu và tìm ra triệu chứng nào tương quan với các trường hợp nặng của COVID-19.
BẠN ĐÃ TÌM THẤY GÌ?
Đối với 53 người trong nghiên cứu của chúng tôi, các thuật toán dự đoán với độ chính xác từ 70% đến 80% những người bị bệnh nặng. Điều đó khá gần với việc sử dụng AI khác trong y học . Chúng tôi hiện đang tiến hành xác nhận thêm với các tập dữ liệu lớn.
Khả năng dự đoán bệnh nhân nào sẽ giảm có thể rất hữu ích cho các bác sĩ lâm sàng, nhưng các triệu chứng mà AI xác định để đưa ra những dự đoán này cũng có thể cung cấp thông tin có giá trị cho các nhà nghiên cứu.
Các mô hình dự đoán của chúng tôi đã phát hiện ra rằng các men gan cao hơn một chút gọi là ALT, nồng độ hemoglobin tăng cao, đó là các tế bào hồng cầu và đau nhức cơ thể là những yếu tố dự báo mạnh nhất về COVID-19 nghiêm trọng. Trong một môi trường bình thường, các bác sĩ sẽ không quan tâm đến việc tăng nhẹ ALT và hemoglobin, nhưng có vẻ đây là những dấu hiệu quan trọng trong quá trình nhiễm coronavirus.
Kể từ khi nghiên cứu của chúng tôi ra đời, các nhà nghiên cứu y học khác đã chứng thực những gì thuật toán của chúng tôi đề xuất. Trong một nghiên cứu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nồng độ men gan cao có thể tương quan với kết quả COVID-19 xấu đi .
Ngoài ra, nồng độ hemoglobin cao hơn được biết là làm tăng nguy cơ đông máu và cục máu đông đang chứng tỏ là nguyên nhân gây tử vong đáng kể và bí ẩn cho bệnh nhân coronavirus.
TẠI SAO NÓ QUAN TRỌNG
COVID-19 là một căn bệnh mới, một căn bệnh mà các bác sĩ chưa từng thấy trước đây và các dấu hiệu của một trường hợp nghiêm trọng sắp xảy ra rất khó phát hiện. AI, có thể nhận ra nhiều mô hình khó nắm bắt đồng thời, là công cụ hoàn hảo giúp các bác sĩ xác định sớm bệnh nhân có nguy cơ cao. Điều này cho họ thời gian để chuẩn bị tốt hơn cho những trường hợp này và có thể cứu sống.
Ngoài ra, các triệu chứng mà thuật toán AI thấy là quan trọng cho thấy SARS-CoV-2 đã ảnh hưởng đến nhiều bộ phận của cơ thể hơn là phổi. Khả năng này để phát hiện những triệu chứng quan trọng có thể giúp các bác sĩ khi họ tìm kiếm nhiều cách virus tấn công cơ thể.
Điều quan trọng là nhận ra những hạn chế của AI. Trước khi một công cụ như thế này được đưa vào sử dụng, chúng tôi cần cung cấp cho hệ thống của chúng tôi nhiều dữ liệu hơn để học hỏi. Vì AI chỉ được đào tạo trên một số ít bệnh nhân trong một cài đặt, nên độ chính xác của nó bị giới hạn ở cài đặt đó. Chúng tôi đang trong quá trình lấy thêm dữ liệu từ các nguồn khác và sẽ sử dụng dữ liệu này để làm cho các thuật toán chính xác hơn và có thể áp dụng rộng rãi.
Mặc dù AI chúng tôi thiết kế chỉ là thử nghiệm đầu tiên, nhưng kết quả rất đáng khích lệ. Chúng tôi tin rằng AI có vai trò trong việc chống lại đại dịch này và hy vọng sẽ sớm đưa hệ thống của chúng tôi hoạt động để giúp các bác sĩ ở tuyến đầu.
Nhận xét
Đăng nhận xét