L’AI può diagnosticare le malattie cardiache reumatiche nei bambini
Le malattie cardiache reumatiche (Rhd) uccidono quasi 400.000 persone l’anno, per lo più nei Paesi a basso e medio reddito. Si tratta di patologie che si manifestano soprattutto nei giovani e nei bambini dopo ripetuti attacchi di febbre reumatica, una reazione immunitaria dell’organismo causata dalle infezioni di un batterio chiamato streptococco di gruppo A.
Il gruppo batterico, che è considerato il 5° agente patogeno più letale al mondo, attacca ogni anno circa 600 milioni di persone, di cui una minoranza (si stima che la percentuale si aggiri intorno al 5 - 10%) contrae una malattia cardiaca reumatica, che deriva da una risposta immunitaria anormale che danneggia il cuore e le sue valvole, provocando la chiusura impropria dei lembi della valvola mitrale e determinando un flusso sanguigno all’indietro nel muscolo.
Generalmente, la malattia manifesta i primi sintomi nei bambini intorno agli 8 - 10 anni e, se rilevata precocemente tramite l’esecuzione e la lettura di un semplice ecocardiogramma, può essere trattata con successo attraverso dei semplici antibiotici.
E allora, dov’è il problema?
La diagnosi precoce, fondamentale per la cura delle cardiopatie reumatiche, non è facilmente accessibile nei Paesi a basso reddito, come l’Uganda, dove ci sono troppo pochi cardiologi specializzati che possano eseguire l’ecografia e interpretarla, aiutando così in un’azione di screening diffuso. Così, purtroppo, accorgersi della malattia negli stadi iniziali, in questi Paesi è pressoché impossibile.
È a partire da queste considerazioni che i ricercatori del Children’s National hanno lavorato per sviluppare un nuovo strumento pratico, molto più economico degli strumenti medici convenzionali e basato sull’intelligenza artificiale per diagnosticare le malattie cardiache reumatiche già dagli stadi iniziali e, quindi, molto prima che il paziente necessiti di un intervento chirurgico: collaborando con il personale dell’Uganda Heart Institute, infatti, il team ha progettato un sistema in grado di consentire a medici e infermieri qualificati (non necessariamente cardiologi) di effettuare screening e diagnosi precoci nei bambini, in quella fase in cui possono ancora essere curati con la penicillina, un antibiotico ampiamente disponibile ovunque e molto più economico di altre cure necessarie negli stadi più avanzati delle Rhd.
«Ci stiamo concentrando su un problema sanitario globale drammaticamente trascurato che causa morti e gravi malattie», ha affermato Craig A. Sable, capo del programma sanitario globale presso il Children’s National e uno degli autori dello studio, pubblicato sul Journal of American Heart Association.
«Esiste una vera arte medica nell’interpretare questo tipo di informazioni, ma ora sappiamo come insegnare a una macchina ad apprendere più velocemente e possibilmente meglio dell’occhio e del cervello umano - ha affermato il dottor Marius George Linguraru, professore di ricerca e innovazione e ricercatore principale presso lo Sheikh Zayed Institute for Pediatric Surgical Innovation - Sebbene utilizziamo questo approccio diagnostico e terapeutico sin dalla seconda guerra mondiale, non siamo stati in grado di condividere questa competenza a livello globale con i Paesi a basso e medio reddito, dove ci sono molti meno cardiologi specializzati. Con il potere dell’intelligenza artificiale, ci aspettiamo di poterlo fare, il che migliorerà l’equità nella medicina in tutto il mondo».
Il nuovo sistema di intelligenza artificiale progettato lavora combinando la potenza di nuove sonde ecografiche con dispositivi elettronici portatili, addestrati con algoritmi in grado di diagnosticare la malattia cardiaca direttamente dalle immagini dell’ ecocardiogramma. L’algoritmo, infatti, addestrato su oltre 1.000 immagini, può interpretare le ecografie in pochi secondi, classificandole come “normali” o come “considerare una cardiopatia reumatica”. In quest’ultimo caso, i pazienti vengono sottoposti immediatamente a un ulteriore esame cardiologico più approfondito che potrebbe aiutare a diagnosticare precocemente l’eventuale Rhd.
«Questa tecnologia ha il potenziale per estendere la portata di un cardiologo in qualsiasi parte del mondo - ha affermato Kelsey Brown, ricercatore di cardiologia presso il Children’s National e co-autore principale dello studio - In un minuto, chiunque sia istruito sull’utilizzo del nostro sistema può sottoporre a screening un bambino per scoprire se il suo cuore mostra segni di Rhd. Ciò lo porterà a cure più specializzate o all’assunzione di un semplice antibiotico per evitare che questa malattia degenerativa danneggi gravemente il suo cuore».
Secondo i risultati emersi dallo studio, nei test sugli ecocardiogrammi di oltre 500 pazienti, il nuovo strumento ha interpretato le immagini con un tasso di precisione vicino al 90%. Ora il nuovo sistema di screening è in fase di test e miglioramento grazie all’utilizzo delle immagini di 200.000 casi pediatrici dell’Uganda: in questa fase tutti i casi presi in considerazione sono stati già esaminati da un team di infermieri qualificati e verranno, dunque, utilizzati per addestrare lo strumento e migliorare l’algoritmo.
Al termine della fase di test, se il nuovo strumento di screening dovesse ricevere l’approvazione dalle autorità di regolamentazione ugandesi e statunitensi, a ogni infermiera verrebbe fornita una sonda ecografica portatile delle dimensioni del mouse di un computer (per generare immagini del cuore), un tablet dotato del componente AI e un laptop. Tre strumenti piccoli, ma fondamentali, che potrebbero ridurre in modo considerevole il numero di vittime causate da una malattia facilmente curabile con una diagnosi precoce.
«Uno dei modi più efficaci per prevenire le malattie cardiache reumatiche è trovare i pazienti che ne sono affetti nelle primissime fasi, somministrare loro penicillina mensilmente per pochi centesimi al giorno e impedire che diventino una delle 400.000 persone che muoiono ogni anno a causa di questa malattia - ha detto il dottor Sable - Una volta che questa tecnologia sarà sviluppata e distribuita su larga scala per rispondere a tale necessità, siamo ottimisti sul fatto che sia molto promettente nel fornire cure altamente accurate ai paesi economicamente svantaggiati e contribuire a sradicare l’Rhd in tutto il mondo».
