Secondo i microbiologi del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC), i microscopi potenziati dall’intelligenza artificiale (AI) potrebbero aiutare i microbiologi clinici a diagnosticare infezioni del sangue potenzialmente letali e migliorare le probabilità di sopravvivenza dei pazienti. Il sistema automatizzato potrebbe sopperire all’attuale carenza di microbiologi altamente specializzati, che è destinata a peggiorare quando il 20% dei tecnologi raggiungerà l’età di pensionamento nei prossimi 5 anni.
Secondo James Kirby, direttore del Laboratorio di Microbiologia Clinica del BIDMC e professore associato di Patologia presso l’Harvard Medical School, con ulteriori sviluppi, questa tecnologia potrebbe rappresentare la base di una futura piattaforma diagnostica che aumenterà le capacità dei laboratori clinici e la velocità di assegnazione delle cure.
Il team di Kirby ha utilizzato un microscopio automatizzato progettato per raccogliere dati di immagini ad alta risoluzione da vetrini microscopici. In questo caso, i campioni di sangue prelevati dai pazienti con sospette infezioni del sangue venivano incubati per aumentare il numero di batteri. Poi, i vetrini venivano preparati mettendo una goccia di sangue su un vetrino e colorati per rendere le strutture cellulari batteriche più visibili.
Poi, hanno preparato una rete neurale convoluzionale (CNN) – un tipo di intelligenza artificiale modellata sulla corteccia visiva dei mammiferi e utilizzata per analizzare dati visivi – per classificare i batteri in base alla loro forma e distribuzione. Queste caratteristiche erano selezionate per rappresentare i batteri che causano maggiormente le infezioni: i batteri a forma di bastoncino incluso l’E. coli, i gruppi sferoidali delle specie di Stafilococco e le coppie o le catene delle specie di Streptococco.
Prima i test sono stati eseguiti su campioni di sangue già identificati da microbiologi clinici umani e l’intelligenza artificiale ha raggiunto quasi il 95% di precisione nei risultati. Poi sono stati eseguiti dei test su campioni senza l’intervento umano e l’algoritmo ha raggiunto più del 93% della precisione nelle tre categorie. Con ulteriori miglioramenti, Kirby e i suoi colleghi credono che la piattaforma potenziata dall’intelligenza artificiale potrebbe essere utilizzata in futuro come un sistema di classificazione totalmente automatico.
Questa tecnologia migliorerebbe i tempi di identificazione e assegnazione delle cure antibiotiche, che rappresenta la chiave per trattare le infezioni del sangue, che possono uccidere fino al 40% dei pazienti che le sviluppano. Oltre ai suoi usi clinici, il nuovo strumento potrebbe migliorare la formazione e la ricerca nella microbiologia, assicurando competenza e fornendo livelli inediti di dettaglio.