Una herramienta recientemente desarrollada que utiliza visión por computadora e inteligencia artificial (IA) podría 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 fue publicado en la edición impresa del 13 de diciembre de la revista signos Y en la portada de la revista se describe un programa informático llamado PlacentaVision que puede analizar una simple fotografía de la placenta para detectar infecciones y anomalías asociadas con la 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. Jeffrey Goldstein, director de patología perinatal y profesor asociado de patología de la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern. “Cuando se trata a un bebé enfermo en la unidad de cuidados intensivos neonatales, incluso unos pocos minutos pueden marcar la diferencia a la hora de tomar decisiones de tratamiento. Con un diagnóstico a partir de estas fotografías, podemos obtener respuestas días antes de nuestro proceso habitual”.
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, principal enlace de investigación del proyecto, desarrolló la idea de la herramienta a través de su trabajo de salud global, particularmente en embarazos en los que las mujeres dan a luz en casa debido a la falta de recursos de atención médica.
“Abandonar la placenta sin realizar pruebas es un problema común pero que a menudo se pasa por alto”, dijo Gernand, profesor asociado de ciencias de la nutrición en la Facultad de Salud y Desarrollo Humano (HHD) de Penn State. “Esta 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 juega un papel importante en la salud tanto de la persona 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”, dijo Imu 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. “Esto podría hacer que las pruebas placentarias sean más accesibles, beneficiando la investigación y la atención de futuros embarazos, especialmente para madres y bebés con alto riesgo de complicaciones”.
La detección temprana de la infección placentaria a través de herramientas como PlacentaVision puede 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, el tratamiento Placentavision está destinado a ser utilizado en una variedad de poblaciones.
“En áreas de bajos recursos, donde los hospitales no tienen laboratorios de patología ni especialistas, esta herramienta puede ayudar a los médicos a identificar rápidamente problemas como las infecciones placentarias”, afirmó Pan. “En hospitales bien equipados, la herramienta podría, en última instancia, ayudar a los médicos a determinar qué placentas necesitan exámenes más detallados, haciendo el proceso más eficiente y garantizando que se prioricen los casos más importantes”.
“Antes de implementar una herramienta de este tipo a nivel mundial, los obstáculos técnicos clave que enfrentamos fueron hacer que el modelo fuera lo suficientemente flexible para manejar diferentes diagnósticos relacionados con la placenta y garantizar que la herramienta pudiera ser lo suficientemente robusta para manejar diferentes condiciones de parto, incluidas variaciones de luz… condiciones, calidad de imagen y entornos clínicos”, dijo James Z. Wang, profesor distinguido del IST College de Penn State y uno de los investigadores principales del estudio. “Nuestra herramienta de inteligencia artificial necesitaba mantener la precisión incluso cuando muchas de las imágenes de entrenamiento provenían de un hospital urbano bien equipado. Era esencial garantizar que PlacentaVision pudiera manejar una amplia gama de escenarios del mundo real”.
La herramienta aprendió a analizar imágenes de placentas.
Los investigadores utilizaron el aprendizaje contrastivo intermodal, un método de inteligencia artificial para alinear y comprender diferentes tipos de datos, en este caso, visuales (imágenes) y textos (informes patológicos), para enseñar a un programa de computadora cómo analizar imágenes. Placentas Recolectaron 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 correlacionaban con los resultados de salud y desarrollaron un modelo que podría hacer predicciones basadas en las nuevas imágenes. El equipo también desarrolló diferentes técnicas de manipulación de imágenes para simular diferentes condiciones de imagen y evaluar con precisión la resiliencia del modelo.
El resultado es PlacentaCLIP+, un potente modelo de aprendizaje automático que puede analizar fotografías de placentas para identificar riesgos para la salud con alta precisión. Fue validado a nivel internacional para garantizar un rendimiento consistente en todas las poblaciones.
Según los investigadores, Placentavision es fácil de usar y potencialmente funciona a través de una aplicación de teléfono inteligente o está diseñado para integrarse con un software de registros médicos para que los médicos puedan obtener respuestas rápidamente después del parto.
El 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 recursos limitados”, afirmó Pan. “La aplicación fácil de usar permitirá a los médicos y enfermeras fotografiar placentas y obtener comentarios inmediatos y mejorar la atención”.
Los investigadores planean hacer que la herramienta sea más inteligente al incluir más características placentarias y agregar datos clínicos para mejorar las predicciones y al mismo tiempo contribuir a la investigación sobre la salud a largo plazo. Probarán la herramienta en diferentes hospitales para asegurarse de que funcione en diferentes entornos.
“Esta herramienta tiene el potencial de transformar la forma en que se analizan las placentas después del nacimiento, especialmente en partes del mundo donde estas pruebas rara vez se realizan”, afirmó Garnand. “Esta innovación promete una mayor accesibilidad tanto en entornos de bajos como de 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.