La inteligencia artificial y la vigilancia genómica se combinan para detectar brotes de enfermedades infecciosas en el cuidado de la salud
Harrison le muestra a Sundermann un posible brote de enfermedad infecciosa detectado por el Sistema de detección mejorado para la transmisión asociada al cuidado de la salud. Crédito: Nathan Langer/UPMC
Al combinar el aprendizaje automático con la secuenciación del genoma completo, los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh y la Universidad Carnegie Mellon mejoraron enormemente la detección rápida de brotes de enfermedades infecciosas dentro de un entorno hospitalario en comparación con los métodos tradicionales para rastrear brotes.
Los resultados, publicados hoy en la revista Clinical Infectious Diseases, indican una manera para que los sistemas de salud identifiquen y luego detengan los brotes de enfermedades infecciosas en los hospitales, reduciendo costos y salvando vidas.
» El método actual que utilizan los hospitales para encontrar y detener la transmisión de enfermedades infecciosas entre los pacientes es anticuado. Estas prácticas no han cambiado significativamente en más de un siglo», dijo el autor principal Lee Harrison, MD, profesor de enfermedades infecciosas en la Escuela de Medicina y Epidemiología de Pitt. en la Escuela de Graduados de Salud Pública de Pitt. «Nuestro proceso detecta brotes importantes que, de lo contrario, pasarían desapercibidos para el monitoreo tradicional de prevención de infecciones».
El Sistema de detección mejorado para la transmisión asociada a la atención médica (EDS-HAT) combina el desarrollo reciente de secuenciación genómica asequible con algoritmos informáticos conectados al vasto tesoro de datos en los registros de salud electrónicos. Cuando la secuenciación detecta que dos o más pacientes en un hospital tienen cepas casi idénticas de una infección, el aprendizaje automático extrae rápidamente los registros de salud electrónicos de esos pacientes en busca de puntos en común, ya sea la proximidad de camas de hospital, un procedimiento que utiliza el mismo equipo o un proveedor de atención médica compartida que alerta a los especialistas en prevención de infecciones para que investiguen y detengan una mayor transmisión.
Por lo general, este proceso requiere que los médicos noten que dos o más pacientes tienen una infección similar y alertan a su equipo de prevención de infecciones, que luego puede revisar los registros de los pacientes para tratar de encontrar cómo se transmitió la infección.
«Este es un proceso increíblemente laborioso que, a menudo, depende de que los trabajadores de la salud se den cuenta de una infección compartida entre los pacientes», dijo el autor principal, Alexander. Sundermann, MPH, CIC, FAPIC, coordinador de investigación clínica y estudiante de doctorado en Pitt Public Health. «Eso podría funcionar si los pacientes están en la misma unidad de un hospital, pero si esos pacientes están en diferentes unidades con diferentes equipos de atención médica y el único vínculo compartido fue una visita a una sala de procedimientos, las posibilidades de que ese brote se detecte antes que otros los pacientes infectados cae dramáticamente».
Harrison y Sundermann cargan una muestra para la secuenciación genómica. Crédito: Nathan Langer/UPMC
De noviembre de 2016 a noviembre de 2018, UPMC Presbyterian Hospital ejecutó EDS-HAT con un retraso de seis meses para algunos patógenos infecciosos seleccionados a menudo asociados con infecciones adquiridas en la atención médica en todo el país, mientras continuaba con real- tiempo, métodos tradicionales de prevención de infecciones. Luego, el equipo investigó qué tan bien se desempeñó EDS-HAT.
EDS-HAT detectó 99 grupos de infecciones similares en ese período de dos años e identificó al menos una ruta de transmisión potencial en el 65,7% de esos grupos. Durante el mismo período, la prevención de infecciones utilizó la secuenciación del genoma completo para ayudar en la investigación de 15 presuntos brotes, dos de los cuales revelaron infecciones genéticamente relacionadas.
Si EDS-HAT se hubiera estado ejecutando en tiempo real, el equipo estima que se podrían haber evitado hasta 63 transmisiones de una enfermedad infecciosa de un paciente a otro. También le habría ahorrado al hospital hasta $692,500.
En un estudio de caso, EDS-HAT encontró un brote de Enterococcus faecium resistente a la vancomicina que atribuyó a un procedimiento de radiología intervencionista que involucró la inyección de contraste estéril que se estaba realizando de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Debido a que EDS-HAT detectó el brote, UPMC alertó al fabricante sobre las instrucciones que condujeron a prácticas de esterilización defectuosas.
«En ese caso, EDS-HAT conectó los puntos entre infecciones de pacientes aparentemente inconexas que ocurrieron en diferentes hospitales unidades, deteniendo ese brote pero también previniendo potencialmente brotes similares en otros hospitales», dijo Harrison. «Ese ejemplo resume el valor de EDS-HAT».
UPMC planea introducir EDS-HAT en tiempo real en UPMC Presbyterian Hospital y espera que esta innovación beneficie a otros programas de control y prevención de infecciones en el futuro. Y el EDS-HAT original, que se centró principalmente en patógenos bacterianos resistentes a los medicamentos, pronto se expandirá para incorporar la secuenciación de virus respiratorios, incluido el COVID-19.
Explore más
Secuenciación de ADN y datos de pacientes utilizados para detener el brote de infección Información de la revista: Clinical Infectious Diseases
Proporcionado por la Universidad de Pittsburgh Cita: La IA y la vigilancia genómica se combinan para detectar brotes de enfermedades infecciosas en la atención médica (17 de noviembre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-11-ai-genomic-surveillance-combine-health.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.