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Diese Algorithmen könnten dem tödlichsten Killer der Welt ein Ende setzen

In einigen der entlegensten und verarmten Gegenden der Welt, in denen es viele Atemwegserkrankungen gibt und ausgebildete Mediziner Angst haben zu treten, wird die Diagnose zunehmend von künstlicher Intelligenz und dem Internet angetrieben.

In weniger als einer Minute kann eine neue App auf einem Telefon oder Computer eine Röntgenaufnahme auf Anzeichen von Tuberkulose, Covid-19 und 27 anderen Erkrankungen scannen.

TB, die tödlichste Infektionskrankheit der Welt, forderte im vergangenen Jahr fast 1,4 Millionen Todesopfer. Die App mit dem Namen qXR ist eines von vielen auf A. I. basierenden Tools, die in den letzten Jahren zum Screening und zur Diagnose von TB entwickelt wurden.

Die Tools bieten die Hoffnung, die Krankheit frühzeitig zu melden und die Kosten für unnötige Labortests zu senken. In großem Maßstab können sie auch aufkommende Krankheitscluster erkennen.

„Unter allen Anwendungen von A. I. denke ich, dass die digitale Interpretation eines Bildes unter Verwendung eines Algorithmus anstelle eines menschlichen Radiologen wahrscheinlich am weitesten fortgeschritten ist“, sagte Madhukar Pai, der Direktor des McGill International TB Center in Montreal.

Künstliche Intelligenz kann Kliniker nicht ersetzen, warnten Dr. Pai und andere Experten. Die Kombination von A. I. und klinischem Fachwissen erweist sich jedoch als wirksam.

“Die Maschine plus Kliniker ist besser als der Kliniker und auch besser als die Maschine allein”, sagte Dr. Eric Topol, Direktor des Scripps Research Translational Institute in San Diego und Autor eines Buches über die Verwendung von KI in der Medizin .

In Indien, wo ungefähr ein Viertel der weltweiten TB-Fälle auftreten, wird dringend eine App benötigt, mit der die Krankheit an abgelegenen Orten gemeldet werden kann.

Das Chinchpada Christian Hospital in Nandurbar, einer kleinen Stadt im Nordwesten Indiens, dient Mitgliedern der Stammesgemeinschaft der Bhil, von denen einige bis zu 200 km weit reisen, um das Zentrum zu besuchen. Das Krankenhaus mit 50 Betten hat acht Ärzte und nur die rudimentärsten medizinischen Geräte.

Simdega, einer der 20 ärmsten Bezirke Indiens, ist landesweit klar und durch fast fünf Stunden Fahrt auf holprigen Straßen von der nächsten Stadt, Rourkela, isoliert. Die Stammesbevölkerung im Distrikt lebt in winzigen Weilern, die von dichten, immergrünen Wäldern umgeben sind. Das medizinische Zentrum von Simdega mit 60 Betten und drei Ärzten befindet sich auf einer Lichtung des Waldes – “buchstäblich mitten im Nirgendwo”, sagte Dr. George Mathew, der Direktor.

Das magere Personal muss alles in den Griff bekommen, was auf ihn zukommt, “von Malaria über Myokardinfarkte bis hin zu Krämpfen und Kopfverletzungen”, sagte Dr. Mathew. Im Laufe der Jahre hat er sich selbst das Lesen von Röntgenstrahlen beigebracht, und wenn er ratlos ist, appelliert er an die Radiologen unter seinen weit entfernten Freunden und ehemaligen Kollegen.

Obwohl Nandurbar und Simdega mehr als 800 Meilen voneinander entfernt sind, sind ihre Populationen erstaunlich ähnlich. Malaria, Sichelzellenkrankheit und Tuberkulose sind unter ihnen weit verbreitet, verstärkt durch Armut, Abhängigkeit von spirituellen Heilern und Alkoholismus – sogar unter den Kindern.

“TB wird häufig vernachlässigt und die Diagnose wird häufig verzögert”, sagte Dr. Ashita Singh, Chefarztin des Nandurbar-Krankenhauses. Wenn Menschen in diesen medizinischen Zentren ankommen, sind sie oft „sehr, sehr krank und wurden nirgendwo anders untersucht“, sagte sie.

Bei einigen Patienten tragen die Röntgenstrahlen jedoch Zeichen, die zu subtil sind, als dass ein Nichtfachmann sie erkennen könnte. “In dieser Gruppe von Patienten kann A. I. Tech von großem Nutzen sein”, sagte Dr. Singh.

Die Ankunft des Coronavirus – und die darauf folgende Sperrung – trennten diese abgelegenen Krankenhäuser von den nächstgelegenen Städten und auch von Radiologen. Es verzögerte und komplizierte auch die TB-Diagnose weiter, da beide Krankheiten die Lunge betreffen.

Vor einigen Monaten haben beide Krankenhäuser begonnen, qXR zu verwenden, eine App der indischen Firma Qure. ai und von der indischen Regierung subventioniert. Die App ermöglicht es dem Benutzer, eine Röntgenaufnahme zu scannen. Wenn es Hinweise auf TB findet, weist es dem Patienten eine Risikobewertung zu. Ärzte können dann Bestätigungstests bei Patienten mit dem höchsten Risiko durchführen.

Im Krankenhaus in Nandurbar half die App im Oktober bei der Diagnose von TB bei 20 Patienten, sagte Dr. Singh.

Apps wie qXR können auch an Orten mit geringer TB-Prävalenz und für das Routine-Screening von Menschen mit H. I. V., bei denen ein hohes Risiko besteht, an TB zu erkranken, sowie für Menschen mit anderen Erkrankungen nützlich sein, so Experten.

“Die meisten Röntgenaufnahmen des Brustkorbs für Personen, bei denen der Verdacht auf Tuberkulose besteht, werden von Personen gelesen, die nicht in der Lage sind, sie aus der Ferne zu interpretieren”, sagte Dr. Richard E. Chaisson, ein TB-Experte an der Johns Hopkins University. „Wenn es ein A. I.-Paket gäbe, das die Röntgen- und CT-Scans in einer abgelegenen Notaufnahme für Sie lesen könnte, wäre das ein großer Fortschritt. ”

qXR gehört zu den vielversprechenderen auf A. I. basierenden Apps zur Erkennung von TB. Das Unternehmen, das die App entwickelt hat, hat dieses Potenzial erst erkannt, als es vor einigen Jahren von einem Arzt in einem indischen Krankenhaus vorgeschlagen wurde.

In Studien, in denen verschiedene A. I.-Anwendungen verglichen wurden, die von der Stop TB-Partnerschaft durchgeführt wurden, übertrafen alle A. I.-Apps erfahrene menschliche Leser, und qXR schien am besten abzuschneiden.

Die App identifiziert TB laut Qure mit einer Genauigkeit von 95 Prozent. Prashant Warier, Geschäftsführer von ai. Dieses Maß an Präzision basiert jedoch nicht auf realen Bedingungen, die Dr. Topol als “häufiges Problem” bei auf A. I. basierenden Apps bezeichnete. Ein TB-Programm sei in den USA oder Westeuropa möglicherweise weniger genau als in Indien, da die Prävalenz der Krankheit an diesen Orten geringer sei, fügte Dr. Topol hinzu.

Die App wurde nur bei Erwachsenen getestet, wird aber jetzt bei Kindern ab 6 Jahren verwendet. Röntgenaufnahmen der Brust sind besonders nützlich bei pädiatrischer TB, da etwa 70 Prozent der Fälle bei Kindern nicht durch Labortests bestätigt werden können, sagte Dr. Silvia S. Chiang, eine Expertin für pädiatrische TB an der Brown University.

„Es gibt einen großen Mangel an ausgebildeten Fachleuten, die sich wohl fühlen, wenn sie pädiatrische Röntgenaufnahmen des Brustkorbs interpretieren“, sagte sie. „Die Entwicklung und Validierung computergestützter Röntgenlesetechnologien bei Kindern wäre daher sehr hilfreich. ”

Qure. ai sagte, dass es seine App bei Kindern in Bangladesch teste und die Daten Anfang nächsten Jahres veröffentlichen werde. In der Zwischenzeit werden sich qXR und andere Apps weiter verbessern, da sie im Laufe der Zeit lernen.

“Je mehr Röntgenstrahlen Sie dem Tier geben, desto besser wird es”, sagte Dr. Pai.

Die Experten waren optimistisch, dass Apps auf der Basis von A. I. einen enormen Einfluss auf die Bekämpfung von TB haben könnten, insbesondere in Ländern wie Indien, in denen es an medizinischen Ressourcen mangelt.

“Ich träume nur von einer Zeit, in der so etwas all den kleinen primären und sekundären Gesundheitszentren im Regierungssektor zur Verfügung stehen würde, die zögern, Röntgenaufnahmen zu machen, weil sie nicht das Vertrauen haben, sie zu lesen.” Sagte Dr. Singh. „Wenn dies jedem Röntgenzentrum im ländlichen Indien zur Verfügung gestellt würde, könnten wir TB schlagen. ”

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