Diseñamos una herramienta experimental de inteligencia artificial para predecir qué pacientes con COVID-19 se enfermarán más

COVID-19 no crea infecciones de molde. Algunas personas tienen casos extremadamente leves, mientras que otras se encuentran luchando por sus vidas.

Los médicos trabajan con recursos limitados contra una enfermedad que es muy difícil de predecir. Saber qué pacientes tienen más probabilidades de desarrollar casos graves podría ayudar a guiar a los médicos durante esta pandemia.

Somos dos investigadores de la Universidad de Nueva York que estudian el análisis predictivo y las enfermedades infecciosas. A principios de enero, nos dimos cuenta de que era muy posible que el nuevo coronavirus en China llegara a Nueva York y queríamos desarrollar una herramienta para ayudar a los médicos a lidiar con la oleada de casos entrantes. Pensamos que el análisis predictivo, una forma de inteligencia artificial, sería una buena tecnología para este trabajo.

En un sentido general, este tipo de IA analiza los datos existentes para encontrar patrones y luego usa esos patrones para hacer predicciones sobre el futuro. Usando datos de 53 casos de COVID-19 en enero y febrero, desarrollamos un grupo de algoritmos para determinar qué pacientes levemente enfermos probablemente se enfermaron gravemente.

Nuestra herramienta experimental ayudó a predecir qué personas se enfermarían más. Al hacerlo, también encontró algunos signos clínicos tempranos inesperados que predicen casos graves de COVID-19.

Los algoritmos que diseñamos fueron entrenados en un pequeño conjunto de datos y en este punto son solo una herramienta de prueba de concepto, pero con más datos creemos que las versiones posteriores podrían ser extremadamente útiles para los profesionales médicos.

Cómo hicimos el trabajo

Para construir esta herramienta, primero necesitábamos datos. Nos asociamos con un especialista en enfermedades infecciosas, Xiangao Jiang, en Wenzhou, Zhejiang, China. Cuando comenzamos a trabajar en esto a principios de enero, Wenzhou tenía el brote más grande fuera de Hubei, de la cual Wuhan es la capital. Entre enero y febrero, el equipo del Dr. Jiang recopiló y compartió con nosotros información de 53 pacientes con COVID-19 en dos hospitales. Obtuvimos datos sobre síntomas como fiebre, tos y diarrea, valores de laboratorio como recuentos de células sanguíneas, función renal, marcadores inflamatorios y signos vitales y también radiografías.

Antes de que pudiéramos comenzar a construir los algoritmos, necesitábamos esperar a que todos los pacientes se recuperaran o murieran para saber el resultado final de sus casos. Afortunadamente, el brote de Wenzhou no fue malo y, a mediados de febrero, todos los pacientes, incluso aquellos con casos graves, se habían recuperado.

A partir de estos datos, desarrollamos un conjunto de algoritmos que utilizan análisis predictivos para identificar Primeros síntomas en el cuerpo de una persona con COVID-19. Luego, los algoritmos buscan patrones y descubren cuáles de esos síntomas se correlacionan con casos graves de COVID-19.

¿Qué encontró?

Para las 53 personas de nuestro estudio, los algoritmos predijeron con una precisión del 70-80% las personas que se enfermaron gravemente. Eso está bastante cerca de otros usos de la IA en medicina. Ahora estamos realizando más validaciones con grandes conjuntos de datos.

Esta capacidad de predecir qué pacientes van a declinar podría ser muy útil para los médicos, pero los síntomas que la IA identificó para hacer estas predicciones también podrían proporcionar información valiosa para investigadores.

Nuestros modelos predictivos encontraron que los niveles ligeramente altos de enzimas hepáticas llamadas ALT, los niveles elevados de hemoglobina, es decir, los glóbulos rojos y los dolores corporales, fueron los predictores más fuertes de la presencia de COVID-19 grave. En un entorno normal, a los médicos no les preocuparían las ligeras elevaciones de la ALT y la hemoglobina, pero parece que estos son signos importantes durante una infección por coronavirus.

Desde que salió nuestro estudio, otros investigadores médicos han corroborado lo que sugirieron nuestros algoritmos. En un estudio, los investigadores encontraron que los niveles ligeramente altos de enzimas hepáticas pueden correlacionarse con peores resultados de COVID-19.

Además, se sabe que los niveles más altos de hemoglobina aumentan el riesgo de coágulos de sangre y los coágulos de sangre están demostrando ser una causa importante y misteriosa de muerte para los pacientes con coronavirus.

Por qué es importante

COVID-19 es una enfermedad nueva, una que los médicos no habían visto antes y los signos de un caso grave inminente son difíciles de detectar. La IA, que puede reconocer muchos patrones evasivos simultáneamente, es la herramienta perfecta para ayudar a los médicos a identificar a los pacientes de alto riesgo de manera temprana. Esto les da tiempo para prepararse mejor para estos casos y podría salvar vidas.

Además, los síntomas que los algoritmos de IA encontraron importantes sugirieron que el SARS-CoV-2 estaba afectando muchas más partes del cuerpo que solo los pulmones. Esta capacidad de detectar qué síntomas son importantes podría ayudar a los médicos a buscar las muchas formas en que el virus ataca el cuerpo.

Qué sigue

Es importante reconocer las limitaciones de la IA. Antes de que una herramienta como esta se ponga en uso, necesitamos darle a nuestro sistema muchos más datos para aprender. Dado que la IA solo se entrenó en una pequeña cantidad de pacientes en un entorno, su precisión se limita a ese entorno. Estamos en el proceso de obtener más datos de otras fuentes y utilizaremos estos datos para hacer que los algoritmos sean más precisos y ampliamente aplicables.

Si bien la IA que diseñamos es solo una primera prueba, los resultados son extremadamente alentadores. Creemos que la IA tiene un papel que desempeñar en la lucha contra esta pandemia y esperamos pronto poner nuestro sistema a trabajar para ayudar a los médicos en primera línea.

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La herramienta de inteligencia artificial predice qué pacientes con coronavirus tienen un «pulmón húmedo» mortal Proporcionado por The Conversation

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.

Cita: Diseñamos una herramienta de IA experimental para predecir qué pacientes con COVID-19 se enfermarán más (14 de mayo de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com /news/2020-05-experimental-ai-tool-covid-patients.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.