כלי חדש שפותח הרותם ראייה ממוחשבת ובינה מלאכותית (AI) עשוי לסייע לרופאים להעריך במהירות שליות בלידה, ולשפר את הטיפול בילודים ובאימהות, על פי מחקר חדש של מדענים ב-Northwestern Medicine ו-Penn State.
המחקר, שפורסם ב-13 בדצמבר במהדורה המודפסת של כתב העת דפוסים ומוצגת על שער כתב העת, מתארת תוכנית מחשב בשם PlacentaVision שיכולה לנתח צילום פשוט של השליה כדי לזהות חריגות הקשורות לזיהום ואלח דם ביילוד, מצב מסכן חיים המשפיע על מיליוני יילודים ברחבי העולם.
שליה היא אחת הדגימות הנפוצות ביותר שאנו רואים במעבדה. כאשר היחידה לטיפול נמרץ יילודים מטפלת בילד חולה, אפילו כמה דקות יכולות לעשות הבדל בקבלת ההחלטות הרפואיות. עם אבחנה מהתמונות הללו, נוכל לקבל תשובה ימים מוקדם יותר ממה שהיינו מקבלים בתהליך הרגיל שלנו".
ד"ר ג'פרי גולדשטיין, שותף למחקר, מנהל פתולוגיה סב-לידתית ופרופסור חבר לפתולוגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת נורת'ווסטרן פיינברג
נורת'ווסטרן סיפקה את סט התמונות הגדול ביותר למחקר, וגולדשטיין הוביל את הפיתוח ופתרון הבעיות של האלגוריתמים.
אליסון ד' גרננד, חוקרת ראשית ליצירת קשר בפרויקט, הגתה את הרעיון המקורי לכלי זה באמצעות עבודת הבריאות הגלובלית שלה, במיוחד בהריונות שבהם נשים יולדות בבתיהן עקב מחסור במשאבי בריאות.
"השלכת השליה ללא בדיקה היא בעיה נפוצה אך לעתים קרובות מתעלמים ממנה", אמר גרננד, פרופסור חבר במחלקה למדעי התזונה של מכללת פן סטייט לבריאות ופיתוח אנוש (HHD). "זו הזדמנות שהוחמצה לזהות חששות ולספק התערבות מוקדמת שיכולה להפחית סיבוכים ולשפר את התוצאות הן לאם והן לתינוק".
מדוע חשובה בדיקה מוקדמת של השליה
השליה ממלאת תפקיד חיוני בבריאות האדם ההרה וגם של התינוק במהלך ההריון, אך לרוב היא לא נבדקת ביסודיות בלידה, במיוחד באזורים עם משאבים רפואיים מוגבלים.
"המחקר הזה יכול להציל חיים ולשפר את התוצאות הבריאותיות", אמר Yimu Pan, מועמד לדוקטורט בתוכנית האינפורמטיקה מהמכללה למדעי המידע והטכנולוגיה (IST) והמחבר הראשי של המחקר. "זה יכול להפוך את בדיקת השליה לנגישה יותר, להועיל למחקר וטיפול בהריונות עתידיים, במיוחד עבור אמהות ותינוקות בסיכון גבוה יותר לסיבוכים".
זיהוי מוקדם של זיהום בשליה באמצעות כלים כמו PlacentaVision עשוי לאפשר לרופאים לנקוט בפעולות מיידיות, כגון מתן אנטיביוטיקה לאם או לתינוק ומעקב צמוד אחר הילוד לסימני זיהום, אמרו המדענים.
PlacentaVision מיועד לשימוש במגוון של נתונים דמוגרפיים רפואיים, על פי החוקרים.
"באזורים דלי משאבים -; מקומות שבהם אין לבתי חולים מעבדות פתולוגיות או מומחים -; הכלי הזה יכול לעזור לרופאים לזהות במהירות בעיות כמו זיהומים משליה", אמר פאן. "בבתי חולים מצוידים היטב, הכלי עשוי לעזור בסופו של דבר לרופאים לקבוע אילו שליות זקוקות לבדיקה נוספת ומפורטת, להפוך את התהליך ליעיל יותר ולהבטיח שהמקרים החשובים ביותר יקבלו עדיפות".
"לפני שניתן יהיה לפרוס כלי כזה ברחבי העולם, המכשולים הטכניים העיקריים שעמדנו בפניהם היו להפוך את המודל לגמיש מספיק כדי להתמודד עם אבחנות שונות הקשורות לשליה ולהבטיח שהכלי יכול להיות חזק מספיק כדי להתמודד עם תנאי לידה שונים, כולל שינויים בתאורה תנאים, איכות הדמיה ומסגרות קליניות" אמר ג'יימס ז' וואנג, פרופסור מכובד במכללה ל-IST בפן סטייט ואחד החוקרים הראשיים של המחקר. "כלי הבינה המלאכותית שלנו צריך לשמור על דיוק גם כשתמונות אימון רבות מגיעות מבית חולים עירוני מצויד היטב. הבטחה ש-PlacentaVision יכולה להתמודד עם מגוון רחב של תנאים בעולם האמיתי היה חיוני".
כיצד הכלי למד כיצד לנתח תמונות של שליות
החוקרים השתמשו בלמידה ניגודית חוצה-מודאלית, שיטת בינה מלאכותית ליישור והבנת הקשר בין סוגי נתונים שונים -; במקרה זה, חזותיים (תמונות) וטקסטואליות (דיווחים פתולוגיים) -; ללמד תוכנת מחשב כיצד לנתח תמונות של שליות. הם אספו מערך נתונים גדול ומגוון של תמונות שליה ודוחות פתולוגיים על פני תקופה של 12 שנים, חקרו כיצד תמונות אלו קשורות לתוצאות בריאותיות ובנו מודל שיוכל לבצע תחזיות על סמך תמונות חדשות. הצוות גם פיתח אסטרטגיות שונות לשינוי תמונה כדי לדמות תנאי צילום שונים כדי שניתן יהיה להעריך כראוי את החוסן של הדגם.
התוצאה הייתה PlacentaCLIP+, מודל חזק ללימוד מכונה שיכול לנתח תמונות של שליות כדי לזהות סיכונים בריאותיים בדיוק גבוה. זה אושר בין-לאומית כדי לאשר ביצועים עקביים בין אוכלוסיות.
לדברי החוקרים, PlacentaVision תוכננה להיות קלה לשימוש, פוטנציאלית לעבודה דרך אפליקציית סמארטפון או משולבת בתוכנת תיעוד רפואי כך שרופאים יוכלו לקבל תשובות מהירות לאחר הלידה.
השלב הבא: אפליקציה ידידותית לצוות רפואי
"השלבים הבאים שלנו כוללים פיתוח אפליקציה סלולרית ידידותית למשתמש שיכולה לשמש אנשי מקצוע רפואיים -; עם הכשרה מינימלית -; במרפאות או בתי חולים עם משאבים נמוכים", אמר פאן. "האפליקציה הידידותית למשתמש תאפשר לרופאים ולאחיות לצלם שליות ולקבל משוב מיידי ולשפר את הטיפול".
החוקרים מתכננים להפוך את הכלי לחכם עוד יותר על ידי הכללת סוגים נוספים של תכונות שליה והוספת נתונים קליניים לשיפור התחזיות תוך תרומה למחקר על בריאות לטווח ארוך. הם גם יבדקו את הכלי בבתי חולים שונים כדי לוודא שהוא פועל במגוון הגדרות.
"לכלי זה יש פוטנציאל לשנות את אופן בחינת השליות לאחר הלידה, במיוחד בחלקים בעולם שבהם בדיקות אלו נעשות לעתים רחוקות", אמר גרננד. "חידוש זה מבטיח נגישות רבה יותר בהגדרות של משאבים נמוכים וגבוהים. עם עידון נוסף, יש לו פוטנציאל לשנות טיפול בילודים ואמהות על ידי מתן אפשרות להתערבויות מוקדמות ומותאמות אישית המונעות תוצאות בריאותיות חמורות ומשפרות את חייהם של אמהות ותינוקות ברחבי העולם. ."
מחקר זה נתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות המכון הלאומי להדמיה ביו-רפואית וביו-הנדסה (מענק R01EB030130). הצוות השתמש במשאבי מחשוב-על מהתוכנית הלאומית למדע במימון מערכת אקולוגית של תיאום סייבר תשתיות מתקדם: שירותים ותמיכה (ACCESS).
