Áp dụng trí tuệ nhân tạo vào việc phát hiện Covid-19 nhanh chóng và chính xác

Các nhà khoa học tích cực phát triển phần mềm áp dụng trí tuệ nhân tạo để xét nghiệm Covid-19 nhanh chóng thông qua ảnh chụp X-quang với độ chính xác lên tới 98%.

Các quan chức y tế Hoa Kỳ đang làm việc không mệt mỏi để cung cấp kết quả xét nghiệm virus SARS-CoV-2 kịp thời, nhưng quá trình này rất phức tạp, bao gồm một số bước như kiểm tra, xử lý mẫu và sau đó cung cấp kết quả. May mắn thay, gần đây, một nhà khoa học đã phát triển công nghệ mới có thể giúp chẩn đoán virus chỉ trong vài giây và với độ chính xác lên tới 98%.

Barath Narayanan, một nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Đại học Dayton, đã thiết kế một mã phần mềm cụ thể có thể phát hiện bệnh chỉ bằng cách quét tia X ở ngực.

Quá trình này sử dụng một thuật toán học sâu, được đào tạo bằng cách quét qua những người mắc và không mắc bệnh để tìm kiếm các dấu hiệu liên quan đến virus.

Narayanan nói rằng: “Phần mềm đã quyết định được một điều gì đó, trong khu vực cụ thể và đáp ứng tiêu chí của nó để phân loại hình ảnh có dấu hiệu Covid (trái ngược với không mắc Covid, hoặc với bệnh phổi khác).

Các hình ảnh chụp X-quang được đ.ánh giá bằng phần mềm và vùng màu đỏ là vùng cần quan tâm.

Sử dụng thuật toán học sâu, một nhánh của trí tuệ nhân tạo, tự dạy chính bản thân nó để xác định những dấu hiệu này. Vì tiếp tục tự rèn luyện bằng các tia X bổ sung trong nghiên cứu đang tiến hành, tỷ lệ chính xác của nó đã tăng từ 98% đến hơn 99%”.

Hệ thống được điều chỉnh từ phần mềm chẩn đoán y tế hiện tại chỉ trong vài giờ và sau đó được cấp phép trong vòng chưa đầy 3 ngày. Narayanan nói thêm: “Tôi muốn làm một cái gì đó vì lợi ích chung, và hình ảnh y tế, cụ thể là chụp X-quan, dường như là một cách tốt để thực hiện. Các công cụ chẩn đoán dựa trên phần mềm có thể đóng vai trò là một ý kiến ảo thứ hai, có giá trị với các chuyên gia y tế, đặc biệt là ở các khu vực trên thế giới có ít nhân viên y tế.

Với nghiên cứu bổ sung, các công nghệ này có thể được tinh chỉnh để phát hiện ngay cả những bất thường nhỏ nhất trên hình ảnh, những thứ khó nhìn thấy bằng mắt người, giúp các bác sĩ chẩn đoán, điều trị cho bệnh nhân nhanh và phù hợp hơn”.

Quá trình sử dụng thuật toán học sâu được đào tạo bằng cách quét những người mắc và không mắc bệnh để tìm kiếm các dấu hiệu liên quan đến virus.

Narayanan đã nghiên cứu trí tuệ nhân tạo trong nhiều năm với hy vọng phát triển công nghệ giúp các chuyên gia chăm sóc sức khỏe chẩn đoán và điều trị bệnh nhân với tốc độ nhanh hơn.

Ông đã phát triển thành công mã phần mềm phát hiện ung thư phổi, ung thư vú, sốt rét, u não, lao, bệnh võng mạc tiểu đường và viêm phổi, tất cả với độ chính xác rất cao, từ 92 đến 99%.

Khi chụp X-quang vùng ngực của bệnh nhân có và không có virus, Narayanan nhanh chóng bắt tay vào việc thiết kế một mã có thể phát hiện virus trong các lần quét.

Chủ sở hữu của Blue Eye Soft, Srikanth Kodeboyina, cựu sinh viên của UD, cùng nhóm của ông đã phát triển thêm công nghệ, và dự định sẽ đưa một đề xuất đầy đủ lên FDA để phê duyệt trong vài ngày. Công ty đã nộp bằng sáng chế tạm thời cho phần mềm.

“Chúng tôi hy vọng có thể đưa công cụ mới này ra thị trường nhanh nhất có thể”, Kodeboyina nói rằng các chuyên gia trên thế giới đang đưa chuyên môn của họ để giúp thúc đẩy sự phát triển của sản phẩm.

Hiện tại số người nhiễm virus vẫn đang gia tăng ở Mỹ, nhưng việc xét nghiệm cho mọi người cũng tăng nhanh, số người được xét nghiệm trong một ngày nhiều hơn so với một số quốc gia khác trên thế giới.

Nhưng nó vẫn còn khá chậm và mất thời gian trong việc kiểm tra, xử lý mẫu và lấy lại kết quả. Bên cạnh đó, năng lực xét nghiệm cũng không đồng đều trên khắp Hoa Kỳ.

Nhiều người nổi tiếng, chính trị gia và quan chức cấp cao đã được xét nghiệm tích cực, trong khi đó nhiều người thậm chí c.hết tại bệnh viện trong khi chờ kết quả. Mọi người mất khoảng 6 ngày để chờ kết quả xét nghiệm của họ và một số thậm chí đã c.hết vì virus trước khi được chuyển giao.

Xét nghiệm virus hiện đang mở rộng hơn và nhiều cách xét nghiệm nhanh hơn đã được FDA chấp thuận, nhưng một số người Mỹ vẫn đợi đến 1 tuần để biết kết quả của họ.

‘Tiêu chuẩn vàng’ về xét nghiệm nhiễm virus vẫn là phương pháp chẩn đoán gọi là phát hiện phản ứng chuỗi RT-polymerase thời gian thực (rRT-PCR). Các xét nghiệm như vậy khuếch đại vật liệu di truyền xác định một loại virus cụ thể, trong trường hợp này là SARS-CoV-2, để phát hiện ra nó.

Xét nghiệm của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) hoạt động theo cách này. Các quan chức từ Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) và Nhà Trắng đã nói rằng hàng triệu xét nghiệm này đã được chuyển đến các phòng thí nghiệm trên khắp Hoa Kỳ.

Cho đến nay, thử nghiệm 5 phút của Abbott là chẩn đoán Covid-19 duy nhất được phê duyệt sử dụng công nghệ khác. Mặc dù thử nghiệm của Abbott hứa hẹn kết quả sau 5 phút và Cepheid hứa hẹn là sau 45 phút, nhưng các mốc thời gian này có thể gây hiểu nhầm.

Họ đề cập đến lượng thời gian cần thiết để thực hiện các kiểm tra trong giới hạn của phòng thí nghiệm được phê duyệt để phân tích chúng. Điều đó không bao gồm thời gian cần thiết để thu thập và vận chuyển các mẫu, trong hầu hết các trường hợp vẫn giữ nguyên, cho dù máy mất bao lâu để tự xử lý mẫu.

Hầu hết các xét nghiệm hoạt động hiệu quả giống như cách mà CDC thực hiện (trong hình), nhưng sai sót trong bộ dụng cụ đã gây ra sự chậm trễ và khiến nhiều người giận dữ trên khắp Hoa Kỳ.

“Rất nhiều người nghĩ, “Ồ, tôi sẽ đến văn phòng bác sĩ của mình và họ sẽ kiểm tra ngay tại đó”, nhưng thực tế là không, các mẫu vẫn phải đưa đến phòng thí nghiệm CLIA”, Tiến sĩ Susan Whittier, một nhà vi trùng học điều hành các xét nghiệm này tại Bệnh viện Presbyterian ở New York, nói.

“Rất nhiều người tin rằng thời gian thực hiện sẽ nhanh chóng, nhưng điều này phụ thuộc lớn vào nơi các mẫu xét nghiệm sẽ, và hầu như nó sẽ không được vận chuyển nhanh chóng và liên tục. Ngay cả khi trực tiếp mang các mẫu đến phòng thí nghiệm thì cũng đã bắt đầu chậm trễ”, bà nói thêm.

“Nếu chúng tôi nhận được 3 thùng lớn từ 60 đến 100 mẫu vật, sẽ mất từ 1 – 1,5 giờ để mở hết chúng và gấp đôi, gấp ba ở mỗi bước của quy trình đó được thêm vào để quay vòng. 80 – 90 phút nữa để xử lý, chuẩn bị và làm sạch các ống lấy mẫu, sau đó chúng được đưa đến tủ an toàn sinh học, các buồng kín nơi thử nghiệm được thực hiện để hạn chế phơi nhiễm và nhiễm bẩn. Sau đó chúng có thể đợi thêm 45 phút đến 1 tiếng trước khi được đưa vào máy phân tích. Và các mẫu đã mất tới 3 – 4 giờ kể từ khi thu thập cho đến trước khi được đưa vào máy”, Tiến sĩ Whittier giải thích.