Intelligenza Artificiale per la diagnosi di COVID-19

Medico chirurgo, Anestesista, Rianimatore

Giugno 14, 2020

Intelligenza Artificiale per la diagnosi di COVID-19

In questo articolo vediamo come si può impiegare l’intelligenza artificiale per la diagnosi di Covid-19.

I limiti del tampone per la diagnosi di Covid-19

Come ben sappiamo, attualmente per diagnosticare il COVID-19 si utilizzano i tamponi. Tuttavia questo test, oltre a richiedere ancora tempi lunghi, ha dei limiti di sensibilità significativi per cui si è ancora alla ricerca di un sistema ottimale per ottenere risultati accurati nel minor tempo possibile. L’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale in questo scenario può costituire un valido supporto, che integra i metodi diagnostici ad oggi in nostro possesso per risolvere il problema.

Altri mezzi a nostra disposizione

Un valido supporto alla diagnosi della malattia è la TAC, acronimo che sta per tomografia computerizzata del torace, molto prezioso nella valutazione dei pazienti con sospetta infezione.

Questo esame è molto più sensibile della radiografia toracica nell’individuare la polmonite da SARS-CoV-2. Ci sono stati molti casi in cui grazie a questo esame è stato possibile individuare l’infezione prima ancora del manifestarsi dei sintomi.

In Cina, durante l’esplosione della pandemia, l’esame TAC ha sostituito la radiografia al torace e il tampone per l’identificazione dei pazienti sospetti.

Tuttavia, la sola TAC può non essere sufficiente perché sappiamo ormai bene che molte persone sono del tutto asintomatiche, sia nelle fasi precoci della malattia sia durante il suo decorso. Su questi pazienti, il radiologo darebbe esito negativo, ma sarebbe un cosiddetto “falso negativo”. Poter rilevare in maniera rapida questi pazienti è indispensabile, perché un esito di questo tipo non solo metterebbe a rischio le persone che entrano in contatto con loro, ma farebbe anche ritardare l’inizio dei trattamenti clinici necessari a curare la malattia prima del suo potenziale peggioramento.

Inoltre, i radiologi con grande esperienza nell’analisi delle immagini toraciche potrebbero non essere sempre disponibili nei vari istituti sanitari, aumentando la necessità di avere a disposizione un’intelligenza artificiale in grado, invece, di farlo.

Come programmare l’Intelligenza Artificiale per diagnosticare il COVID-19

Uno studio pubblicato su Nature (1) ha utilizzato algoritmi di Intelligenza Artificiale (IA) allo scopo di correlare i risultati della TAC toracica ai sintomi clinici per diagnosticare in maniera più rapida i pazienti positivi per COVID-19.

I ricercatori sostengono che l’Intelligenza Artificiale può fornire un metodo per aumentare le diagnosi precoci dell’infezione. Per farlo hanno raccolto un enorme numero di TAC toraciche di pazienti con sospetta infezione, e le corrispondenti informazioni cliniche.
Le informazioni cliniche includevano:

gli spostamenti geografici dei pazienti
l’esposizione a persone infette
l’analisi del sangue: in particolare, dei globuli bianchi
i sintomi (presenza di febbre, tosse, muco…)
età
sesso

La raccolta dei dati è avvenuta in una finestra temporale che va dal 17 gennaio al 3 marzo 2020, da 18 centri medici in 13 province cinesi. Il set di dati comprendeva pazienti di età da 1 a 91 anni, sia di sesso maschile sia di sesso femminile.

L’Intelligenza artificiale è stata dunque istruita su come legare insieme i dati disponibili, per trarne conclusioni logiche e diagnostiche.

Ecco i risultati, molto incoraggianti, ottenuti dai ricercatori.

I risultati dell’Intelligenza Artificiale

Un totale di 279 pazienti è stato testato con l’Intelligenza Artificiale e confrontato con gli esiti emessi dai radiologi esperti:

su 134 pazienti positivi per COVID-19, 90 sono stati correttamente classificati sia dalla IA sia dal radiologo toracico esperto;
su 145 pazienti negativi, 113 sono stati correttamente classificati da IA e radiologo toracico esperto.

I restanti 76 pazienti si dividono tra imprecisioni di diagnosi, alcune attribuite al radiologo ed altre all’IA. Sulla base dei risultati ottenuti, il margine di errore si può considerare del tutto plausibile: questo significa che l’Intelligenza Artificiale ha dimostrato di avere la stessa sensibilità di un radiologo toracico esperto.

Inoltre, il sistema di Intelligenza Artificiale ha migliorato il rilevamento di pazienti positivi per COVID che presentavano un tampone positivo ma una TAC toracica normale. L’intelligenza artificiale ha inoltre identificato 17 pazienti come positivi laddove i radiologi li avevano classificati come negativi.

Conclusione: l’Intelligenza Artificiale può essere utile per la diagnosi di COVID-19?

In buona sostanza, nel momento in cui sono disponibili sia la TAC sia i dati clinici associati, il sistema di Intelligenza Artificiale proposto in questo studio può aiutare a diagnosticare rapidamente i pazienti affetti da COVID-19.

Questo strumento potrebbe essere implementato con costi relativamente bassi ed utilizzato anche in condizioni di carenza parziale di dati. Per esempio qualora vi siano pazienti sospetti che però non hanno effettuato una TAC, o viceversa non hanno fatto una visita completa che ne definisca il quadro clinico. Questo perché l’Intelligenza Artificiale “ragiona” su quanto ha a disposizione e può suggerire di ritenere alcuni di questi pazienti sospetti con alta priorità di ulteriori analisi e potenzialmente con maggiore rischio di aver contratto la malattia.