Una herramienta recientemente desarrollada que aprovecha la visión por computadora y la inteligencia artificial (IA) puede ayudar a los médicos a evaluar rápidamente las placentas al nacer, mejorando potencialmente la atención materna y neonatal, según una nueva investigación de científicos de Northwestern Medicine y Penn State.
El estudio, que se publicó el 13 de diciembre en la edición impresa de la revista Patrones y que aparece en la portada de la revista, describe un programa informático llamado PlacentaVision que puede analizar una fotografía simple de la placenta para detectar anomalías asociadas con infección y sepsis neonatal, una afección potencialmente mortal que afecta a millones de recién nacidos en todo el mundo.
«La placenta es una de las muestras más comunes que vemos en el laboratorio», afirmó el coautor del estudio, el Dr. Jeffery Goldstein, director de patología perinatal y profesor asociado de patología en la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern. «Cuando la unidad de cuidados intensivos neonatales trata a un niño enfermo, incluso unos pocos minutos pueden marcar la diferencia en la toma de decisiones médicas. Con un diagnóstico a partir de estas fotografías, podemos tener una respuesta días antes de lo que tendríamos en nuestro proceso normal».
Northwestern proporcionó el conjunto de imágenes más grande para el estudio y Goldstein dirigió el desarrollo y la resolución de problemas de los algoritmos.
Alison D. Gernand, investigadora principal de contacto del proyecto, concibió la idea original de esta herramienta a través de su trabajo de salud global, particularmente con embarazos en los que las mujeres dan a luz en sus hogares debido a la falta de recursos de atención médica.
«Desechar la placenta sin examinarla es un problema común, pero que a menudo se pasa por alto», afirmó Gernand, profesor asociado del Departamento de Ciencias de la Nutrición de la Facultad de Salud y Desarrollo Humano de Penn State (HHD). «Es una oportunidad perdida para identificar preocupaciones y brindar una intervención temprana que pueda reducir las complicaciones y mejorar los resultados tanto para la madre como para el bebé».
Por qué es importante el examen temprano de la placenta
La placenta desempeña un papel vital en la salud tanto de la mujer embarazada como del bebé durante el embarazo, pero a menudo no se examina minuciosamente al nacer, especialmente en áreas con recursos médicos limitados.
«Esta investigación podría salvar vidas y mejorar los resultados de salud», afirmó Yimu Pan, candidato a doctorado en el programa de informática de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Información (IST) y autor principal del estudio. «Podría hacer que el examen placentario sea más accesible, beneficiando la investigación y la atención de futuros embarazos, especialmente para las madres y los bebés con mayor riesgo de complicaciones».
La identificación temprana de la infección placentaria a través de herramientas como PlacentaVision podría permitir a los médicos tomar medidas inmediatas, como administrar antibióticos a la madre o al bebé y monitorear de cerca al recién nacido para detectar signos de infección, dijeron los científicos.
Según los investigadores, PlacentaVision está diseñado para su uso en una variedad de datos demográficos médicos.
«En áreas de bajos recursos (lugares donde los hospitales no tienen laboratorios de patología o especialistas) esta herramienta podría ayudar a los médicos a detectar rápidamente problemas como infecciones de la placenta», afirmó Pan. «En hospitales bien equipados, la herramienta puede eventualmente ayudar a los médicos a determinar qué placentas necesitan un examen más detallado, haciendo que el proceso sea más eficiente y garantizando que se prioricen los casos más importantes».
«Antes de que una herramienta de este tipo pueda implementarse globalmente, los principales obstáculos técnicos que enfrentamos fueron hacer que el modelo fuera lo suficientemente flexible para manejar varios diagnósticos relacionados con la placenta y garantizar que la herramienta pueda ser lo suficientemente robusta para manejar diversas condiciones de parto, incluida la variación en la iluminación. condiciones, calidad de las imágenes y entornos clínicos», dijo James Z. Wang, profesor distinguido de la Facultad de IST de Penn State y uno de los investigadores principales del estudio. «Nuestra herramienta de IA necesita mantener la precisión incluso cuando muchas imágenes de entrenamiento provienen de un hospital urbano bien equipado. Era esencial garantizar que PlacentaVision pudiera manejar una amplia gama de condiciones del mundo real».
Cómo la herramienta aprendió a analizar imágenes de placentas
Los investigadores utilizaron el aprendizaje contrastivo intermodal, un método de inteligencia artificial para alinear y comprender la relación entre diferentes tipos de datos, en este caso, visuales (imágenes) y textuales (informes patológicos), para enseñar a un programa de computadora cómo analizar imágenes de placentas. Reunieron un conjunto de datos grande y diverso de imágenes placentarias e informes patológicos que abarcaban un período de 12 años, estudiaron cómo estas imágenes se relacionan con los resultados de salud y construyeron un modelo que podría hacer predicciones basadas en nuevas imágenes. El equipo también desarrolló varias estrategias de alteración de imágenes para simular diferentes condiciones de toma de fotografías para poder evaluar adecuadamente la resistencia del modelo.
El resultado fue PlacentaCLIP+, un robusto modelo de aprendizaje automático que puede analizar fotografías de placentas para detectar riesgos para la salud con alta precisión. Se validó a nivel internacional para confirmar un desempeño consistente en todas las poblaciones.
Según los investigadores, PlacentaVision está diseñado para ser fácil de usar, potencialmente funcionando a través de una aplicación de teléfono inteligente o integrado en un software de registros médicos para que los médicos puedan obtener respuestas rápidas después del parto.
Siguiente paso: una aplicación fácil de usar para el personal médico
«Nuestros próximos pasos incluyen el desarrollo de una aplicación móvil fácil de usar que puedan utilizar profesionales médicos (con una formación mínima) en clínicas u hospitales con bajos recursos», afirmó Pan. «La aplicación fácil de usar permitiría a los médicos y enfermeras fotografiar placentas y obtener comentarios inmediatos y mejorar la atención».
Los investigadores planean hacer que la herramienta sea aún más inteligente al incluir más tipos de características placentarias y agregar datos clínicos para mejorar las predicciones y al mismo tiempo contribuir a la investigación sobre la salud a largo plazo. También probarán la herramienta en diferentes hospitales para garantizar que funcione en una variedad de entornos.
«Esta herramienta tiene el potencial de transformar la forma en que se examinan las placentas después del nacimiento, especialmente en partes del mundo donde estos exámenes rara vez se realizan», afirmó Gernand. «Esta innovación promete una mayor accesibilidad en entornos de bajos y altos recursos. Con un mayor perfeccionamiento, tiene el potencial de transformar la atención materna y neonatal al permitir intervenciones tempranas y personalizadas que previenen resultados de salud graves y mejoran las vidas de las madres y los bebés en todo el mundo. «.
Esta investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería de los Institutos Nacionales de Salud (subvención R01EB030130). El equipo utilizó recursos de supercomputación del programa Ecosistema de coordinación de infraestructura cibernética avanzada: servicios y soporte (ACCESS), financiado por la Fundación Nacional de Ciencias.
