AI_PREMie: innovazione e collaborazione per prevenire le complicazioni della preeclampsia

Un team di ricercatori dell'University College Dublin (UCD) ha sviluppato un innovativo approccio basato sul machine learning che potrebbe rivoluzionare la diagnosi della preeclampsia, salvando potenzialmente decine di migliaia di vite ogni anno.

Questa condizione, che colpisce oltre 11 milioni di donne e i loro bambini tra i 140 milioni di nascite globali annuali, rappresenta una delle principali cause di mortalità materna e neonatale.

Difficile da diagnosticare a causa delle sue origini complesse, questa patologia ha conseguenze a lungo termine sulla salute di madri e figli. Grazie al machine learning, però, si apre la possibilità di individuare precocemente i segnali della preeclampsia, migliorando così gli interventi medici e riducendo significativamente i rischi per milioni di famiglie.

Per affrontare questa sfida, la professoressa Patricia Maguire, la professoressa Fionnuala Ní Áinle e la professoressa Mary Higgins, insieme al loro team dell'University College Dublin, hanno lanciato AI_PREMie: un'innovativa iniziativa di ricerca che potrebbe rivoluzionare la diagnosi della preeclampsia. Il progetto è stato sviluppato per supportare i medici nel formulare diagnosi cliniche efficaci e tempestive di sospetta preeclampsia, grazie a una stratificazione intelligente e puntuale del rischio basata sui dati clinici e sui biomarcatori ematici delle pazienti, utilizzando un avanzato algoritmo di intelligenza artificiale (AI).

Supportare decisioni cliniche efficaci ed efficienti

Diagnosticare la preeclampsia rimane una sfida per i medici, costretti a ricorrere a numerosi esami del sangue senza un test rapido ed efficace. Ora, una ricerca dell'University College Dublin ha identificato nuovi biomarcatori chiave con capacità diagnostiche e predittive. Integrati con dati clinici, questi potrebbero alimentare un modello di intelligenza artificiale (o machine learning)  in grado di supportare i medici nelle decisioni cliniche, migliorando la diagnosi e la gestione della patologia.

"Ci siamo resi conto sin da subito di dover affrontare una sfida di scalabilità con la nostra soluzione," commenta la professoressa Maguire. "Avremmo potuto scrivere il nostro codice e sviluppare la piattaforma da zero per combinare e analizzare tutti i dataset, ma non saremmo mai riusciti a implementarla come avevamo immaginato. Il nostro obiettivo è portare AI_PREMie in ogni singolo ospedale del mondo e rendere il test accessibile a chiunque ne abbia bisogno. Ci siamo quindi rivolti a SAS e Microsoft per capire cosa avremmo potuto fare."

Il team responsabile del modello dati è guidato da Ana Le Chevillier, Clinical Research Manager for Data and AI, con il supporto diretto del Dr. Brian MacNamee, Associate Professor presso la School of Computer Science dell'UCD. "Abbiamo rapidamente acquisito esperienza pratica con l'interfaccia di SAS Viya, utilizzando casi di preeclampsia per sviluppare e addestrare il modello AI_PREMie.". Il nostro obiettivo è includere almeno 1.000 donne provenienti da tutta l'Irlanda nel nostro dataset per l'addestramento e la validazione.” Commenta Ana Le Chevillier

Con l’aumentare del numero di donne coinvolte nel progetto AI_PREMie, il team dell’UCD avrà l’opportunità di affinare ulteriormente il modello. Al momento, i dati raccolti riflettono principalmente le caratteristiche della popolazione irlandese. Tuttavia, il gruppo di ricerca è consapevole che, per una futura applicazione su scala globale, sarà necessario includere un campione rappresentativo delle diverse caratteristiche demografiche specifiche alla condizione studiata.

"Ogni anno, circa cinque milioni di bambini nascono prematuramente a causa di complicazioni legate alla preeclampsia, con conseguenze durature per i neonati e le famiglie", afferma Ana Le Chevillier. "L'obiettivo è sviluppare AI_PREMie, un 'consulente in tasca' che offra supporto decisionale clinico esperto nei momenti cruciali."

Stabilire nuove alleanze

Per portare AI_PREMie alla fase successiva dello sviluppo, l'UCD ha esplorato l'opzione di implementare la soluzione utilizzando SAS Viya su Microsoft Azure in cloud.

"Sia SAS che Microsoft hanno sostenuto pienamente la nostra missione, sin dall'inizio. Hanno dialogato con i clinici per individuare il percorso migliore e offrire consulenza su come la loro tecnologia potesse trasferire la ricerca dal laboratorio all'ambito clinico, permettendo al team di concentrarsi sul reclutamento dei pazienti e sullo sviluppo del modello." Dichiara la Professoressa Maguire.

Una delle principali sfide è stata progettare una soluzione che potesse essere testata con successo in ospedale una volta completata la fase di ricerca, per poi essere ulteriormente scalata in più strutture sanitarie. "SAS e Microsoft hanno portato con sé esperienze maturate in settori come quello bancario e governativo, contribuendo con competenze in materia di sicurezza dei dati, oltre che con capacità di scalabilità e resilienza", afferma la Professoressa Maguire. "I clinici devono avere una fiducia assoluta nel sistema, e SAS e Microsoft sono riusciti a supportarci fin dall'inizio per garantire questo obiettivo."

La Dott.ssa Katrina Comerford, Ricercatrice presso la School of Biomolecular Science dell'UCD, aggiunge: "I nostri consulenti, nonostante fossero estremamente impegnati, hanno trovato il tempo per partecipare agli incontri settimanali con noi, SAS e Microsoft. Diagnosticare la preeclampsia è una sfida. Il motore AI di SAS Viya ci consente di analizzare un numero crescente di dati e biomarcatori, creando un potente assistente per il supporto decisionale."

Quando i medici si troveranno di fronte a casi complessi, AI_PREMie fornirà un punteggio di rischio per la preeclampsia, con indicatori rossi, arancioni o verdi per supportare le loro decisioni cliniche. Il sistema includerà una visione unificata dei dati del paziente utilizzati per creare la classificazione, integrando biomarcatori unici delle piastrine, oltre a dati clinici pertinenti e a informazioni demografiche.

Il Dr. Brian MacNamee, Associate Professor presso la School of Computer Science dell'UCD, aggiunge: "Avere tecnologie come SAS e Microsoft ci semplificherà l’integrazione con i sistemi ospedalieri esistenti. Allo stesso tempo, l'interfaccia utente intuitiva di SAS Viya ci aiuterà a creare uno strumento con che i clinici potranno padroneggiare con sicurezza."

Per ottenere il massimo beneficio dalla piattaforma SAS Viya, i membri del team UCD sono iscritti al programma di formazione online gratuito SAS STEP, che aiuta gli specialisti in biomedicina e medicina a sviluppare nuove competenze in ambito data science.

Ana Le Chevillier spiega: "I miei studi originali afferiscono alla fisiologia e anatomia, e ho un background non legato alla programmazione, ma SAS Viya si è rivelato semplice da comprendere e utilizzare. La piattaforma permette di mostrare con precisione quali variabili vengono utilizzate nei dati, rendendo tutto chiaro e intuitivo per i clinici. Inoltre, in meno di un minuto è possibile accedere ai dati di origine direttamente all'interno di SAS Viya, garantendo un livello di spiegabilità che ispira fiducia nei professionisti sanitari."

Contribuire a salvare le vite umane: il ruolo della tecnologia

Attualmente, 500 donne in gravidanza sono state reclutate in tre ospedali di Dublino: il National Maternity Hospital, il Rotunda Hospital e il Coombe Hospital dove l’AI_PREMie sta mostrando il suo grande potenziale. Guardando al futuro, l'UCD intende connettersi direttamente con il Fascicolo Sanitario Elettronico (EHR) del paziente per accelerare l’acquisizione dei dati.

Ana Le Chevillier commenta: "Le capacità all'avanguardia di SAS e Microsoft Azure offrono una potente interoperabilità e permettono lo scambio di informazioni mediche tramite gli standard Health Level Seven (HL7) e Fast Healthcare Interoperability Resources (FHIR®), dandoci la possibilità di raccogliere informazioni direttamente dagli EHR e integrarle in AI_PREMie. Questo, a sua volta, ci permetterà di scalare rapidamente e in modo affidabile in futuro."

"Con l'imminente avvio dei test di AI_PREMie negli ospedali di Dublino e l'obiettivo di estenderne l'uso a livello globale, l'UCD punta a supportare i sistemi sanitari di tutto il mondo nella prevenzione di migliaia di decessi e complicazioni legate alla preeclampsia."

Il Professor Maguire conclude: "Ogni sette minuti una futura mamma perde la vita a causa delle complicanze della preeclampsia, e ogni 40 secondi un neonato muore per la stessa ragione. Siamo entusiasti di rafforzare la nostra collaborazione con SAS per sviluppare AI_PREMie e offrire ai clinici uno strumento efficace per salvare un numero sempre maggiore di vite."

Fonte: Groundbreaking pre-eclampsia research could save tens of thousands of lives

17 dicembre 2024