Des chercheurs de la Case Western Reserve University ont développé un outil en ligne pour aider le personnel médical à déterminer rapidement quels patients COVID-19 auront besoin d’aide pour respirer avec un ventilateur.
L’outil, développé grâce à l’analyse des tomodensitogrammes de près de 900 patients COVID-19 diagnostiqués en 2020, a été en mesure de prédire les besoins en ventilateur avec une précision de 84 %.
Cela pourrait être important pour les médecins lorsqu’ils planifient la façon de prendre soin d’un patient et, bien sûr, que le patient et sa famille le sachent. Cela pourrait également être important pour les hôpitaux car ils déterminent le nombre de ventilateurs dont ils auront besoin. »
Anant Madabhushi, professeur de génie biomédical au Donnell Institute, Case Western Reserve
Ensuite, Madabhushi a déclaré qu’il espérait utiliser ces résultats pour essayer l’outil de calcul en temps réel dans les hôpitaux universitaires et le centre médical Louis Stokes Cleveland VA avec des patients COVID-19.
En cas de succès, il a déclaré que le personnel médical des deux hôpitaux pourrait télécharger une image numérisée de l’analyse thoracique vers une application basée sur le cloud, où l’IA de Case Western Reserve l’analyserait et prédirait si ce patient aurait probablement besoin d’un ventilateur.
Besoin urgent de ventilateurs
L’un des symptômes les plus courants des cas graves de COVID-19 est la nécessité pour les patients d’être placés sous ventilateurs pour s’assurer qu’ils pourront continuer à absorber suffisamment d’oxygène pendant qu’ils respirent.
Pourtant, presque depuis le début de la pandémie, le nombre de ventilateurs nécessaires pour prendre en charge de tels patients a largement dépassé les fournitures disponibles – au point que les hôpitaux ont commencé à « diviser » les ventilateurs – une pratique dans laquelle un ventilateur aide plus d’un patient.
Alors que l’augmentation des taux de vaccination en 2021 a considérablement réduit les taux d’hospitalisation pour COVID-19 ; et, à son tour, le besoin de ventilateurs ; l’émergence récente de la variante Delta a de nouveau conduit à des pénuries dans certaines régions des États-Unis et dans d’autres pays.
« Ces décisions peuvent être déchirantes pour les hôpitaux ; décider qui recevra le plus d’aide contre une maladie agressive », a déclaré Madabhushi.
À ce jour, il manquait aux médecins un moyen cohérent et fiable d’identifier quels patients COVID-19 nouvellement admis sont susceptibles d’avoir besoin de ventilateurs ; informations qui pourraient s’avérer inestimables pour les hôpitaux gérant des fournitures limitées.
Les chercheurs du laboratoire de Madabhushi ont commencé leurs efforts pour fournir un tel outil en évaluant les premiers scans effectués en 2020 sur près de 900 patients des États-Unis et de Wuhan, en Chine ; parmi les premiers cas connus de la maladie causée par le nouveau coronavirus.
Madabhushi a déclaré que ces tomodensitogrammes ont révélé-; à l’aide d’ordinateurs d’apprentissage en profondeur ou d’intelligence artificielle (IA) ; caractéristiques distinctives pour les patients qui se sont ensuite retrouvés dans l’unité de soins intensifs (USI) et avaient besoin d’aide pour respirer.
La recherche derrière l’outil est apparue ce mois-ci dans le Journal IEEE d’informatique biomédicale et de santé.
Amogh Hiremath, un étudiant diplômé du laboratoire de Madabhushi et auteur principal de l’article, a déclaré que les motifs sur les tomodensitogrammes ne pouvaient pas être vus à l’œil nu mais n’étaient révélés que par les ordinateurs.
« Cet outil permettrait aux travailleurs médicaux d’administrer des médicaments ou des interventions de soutien plus tôt pour ralentir la progression de la maladie », a déclaré Hiremath. « Et cela permettrait une identification précoce des personnes présentant un risque accru de développer un syndrome de détresse respiratoire aiguë sévère – ou de mourir. Ce sont les patients qui sont des candidats idéaux pour la ventilation. »
Recherches approfondies sur «l’architecture immunitaire»
Le laboratoire de Madabhushi a également récemment publié des recherches comparant des analyses de tissus d’autopsie prélevées sur des patients décédés du virus H1N1 (grippe porcine) et du COVID-19. Bien que les résultats soient préliminaires, ils semblent révéler des informations sur ce que Madabhushi a appelé « l’architecture immunitaire » du corps humain en réponse aux virus.
« C’est important parce que l’ordinateur nous a donné des informations qui enrichissent notre compréhension des mécanismes du corps contre les virus », a-t-il déclaré. « Cela peut jouer un rôle dans la façon dont nous développons des vaccins, par exemple. »
Germán Corredor Prada, chercheur associé au laboratoire de Madabhushi et principal auteur de l’article, a déclaré que la vision par ordinateur et les techniques d’IA ont permis aux scientifiques d’étudier comment certaines cellules immunitaires s’organisent dans le tissu pulmonaire de certains patients.
« Cela nous a permis de trouver des informations qui peuvent ne pas être évidentes par une simple inspection visuelle des échantillons », a déclaré Corredor. « Ces schémas liés au COVID-19 semblent être différents de ceux d’autres maladies telles que le H1N1, une maladie virale comparable. »
À terme, combinée à d’autres travaux cliniques et à d’autres tests sur de plus grands groupes de patients, cette découverte pourrait servir à améliorer la compréhension mondiale de ces maladies et peut-être d’autres, a-t-il déclaré.
Madabhushi a créé le CCIPD à Case Western Reserve en 2012. Le laboratoire comprend maintenant plus de 60 chercheurs. Certains ont été impliqués dans ce travail COVID-19 le plus récent, notamment les étudiants diplômés Hiremath, Pranjal Vaidya; les associés de recherche Corredor et Paula Toro ; et professeurs de recherche Cheng Lu et Mehdi Alilou.
