Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Algoritma mengungguli ahli radiologi toraks dalam studi baru – ScienceDaily


Peneliti Northwestern University telah mengembangkan platform kecerdasan buatan (AI) baru yang mendeteksi COVID-19 dengan menganalisis gambar sinar-X paru-paru.

Algoritme pembelajaran mesin yang disebut DeepCOVID-XR mengungguli tim ahli radiologi toraks khusus – menemukan COVID-19 dalam sinar-X sekitar 10 kali lebih cepat dan 1-6% lebih akurat.

Para peneliti percaya dokter dapat menggunakan sistem AI untuk dengan cepat menyaring pasien yang dirawat di rumah sakit karena alasan selain COVID-19. Deteksi lebih cepat dan lebih dini dari virus yang sangat menular berpotensi melindungi petugas kesehatan dan pasien lain dengan memicu pasien positif untuk mengisolasi lebih cepat.

Penulis penelitian juga percaya algoritme tersebut berpotensi menandai pasien untuk diisolasi dan diuji yang tidak sedang diselidiki untuk COVID-19.

Studi ini akan dipublikasikan pada 24 November di jurnal Radiologi.

“Kami tidak bertujuan untuk menggantikan pengujian yang sebenarnya,” kata Aggelos Katsaggelos dari Northwestern, seorang ahli AI dan penulis senior studi tersebut. “Sinar-X rutin, aman dan murah. Sistem kami memerlukan waktu beberapa detik untuk menyaring pasien dan menentukan apakah pasien itu perlu diisolasi.”

“Bisa memakan waktu berjam-jam atau berhari-hari untuk menerima hasil dari tes COVID-19,” kata Dr. Ramsey Wehbe, seorang ahli jantung dan postdoctoral di AI di Northwestern Medicine Bluhm Cardiovascular Institute. “AI tidak memastikan apakah seseorang memiliki virus atau tidak. Tetapi jika kami dapat menandai pasien dengan algoritme ini, kami dapat mempercepat triase sebelum hasil tes kembali.”

Katsaggelos adalah Profesor Teknik Listrik dan Komputer Joseph Cummings di Sekolah Teknik McCormick, Northwestern. Dia juga memiliki kehormatan dalam bidang ilmu komputer dan radiologi. Wehbe adalah rekan postdoctoral di Bluhm Cardiovascular Institute di Northwestern Memorial Hospital.

Mata yang terlatih

Bagi banyak pasien dengan COVID-19, foto rontgen dada menunjukkan pola yang serupa. Alih-alih paru-paru bersih dan sehat, paru-paru mereka tampak tidak rata dan kabur.

“Banyak pasien dengan COVID-19 memiliki temuan khas pada gambar dada mereka,” kata Wehbe. “Ini termasuk ‘konsolidasi bilateral’. Paru-paru terisi cairan dan meradang, terutama di sepanjang lobus bawah dan pinggiran. “

Masalahnya adalah pneumonia, gagal jantung, dan penyakit lain di paru-paru bisa terlihat serupa pada sinar-X. Dibutuhkan mata yang terlatih untuk mengetahui perbedaan antara COVID-19 dan sesuatu yang tidak terlalu menular.

Laboratorium Katsaggelos mengkhususkan diri dalam penggunaan AI untuk pencitraan medis. Dia dan Wehbe telah bekerja sama dalam proyek pencitraan kardiologi dan bertanya-tanya apakah mereka dapat mengembangkan sistem baru untuk membantu memerangi pandemi.

“Ketika pandemi mulai merajalela di Chicago, kami saling bertanya apakah ada yang bisa kami lakukan,” kata Wehbe. “Kami sedang mengerjakan proyek pencitraan medis menggunakan gema jantung dan pencitraan nuklir. Kami merasa seperti dapat berputar dan menerapkan keahlian bersama kami untuk membantu memerangi COVID-19.”

AI vs. manusia

Untuk mengembangkan, melatih, dan menguji algoritme baru, para peneliti menggunakan 17.002 gambar rontgen dada – kumpulan data klinis rontgen dada terbesar yang diterbitkan dari era COVID-19 yang digunakan untuk melatih sistem AI. Dari gambar-gambar itu, 5.445 berasal dari pasien positif COVID-19 dari situs di seluruh Sistem Perawatan Kesehatan Northwestern Memorial.

Tim kemudian menguji DeepCOVID-XR terhadap lima ahli radiologi terlatih kardiotoraks yang terlatih pada 300 gambar uji acak dari Lake Forest Hospital. Setiap ahli radiologi membutuhkan waktu sekitar dua setengah hingga tiga setengah jam untuk memeriksa kumpulan gambar ini, sedangkan sistem AI membutuhkan waktu sekitar 18 menit.

Akurasi ahli radiologi berkisar 76-81%. DeepCOVID-XR berkinerja sedikit lebih baik dengan akurasi 82%.

“Ini adalah ahli yang sub-spesialisasi terlatih dalam membaca pencitraan dada,” kata Wehbe. “Sedangkan sebagian besar rontgen dada dibaca oleh ahli radiologi umum atau awalnya diinterpretasikan oleh ahli non-radiologi, seperti dokter yang merawat. Seringkali keputusan dibuat berdasarkan interpretasi awal itu.”

“Ahli radiologi mahal dan tidak selalu tersedia,” kata Katsaggelos. “Sinar-X tidak mahal dan sudah menjadi elemen umum perawatan rutin. Ini berpotensi menghemat uang dan waktu – terutama karena waktu sangat penting saat menangani COVID-19.”

Batasan diagnosis

Tentu saja, tidak semua pasien COVID-19 menunjukkan gejala penyakit apa pun, termasuk pada foto rontgen dada mereka. Terutama di awal perkembangan virus, pasien kemungkinan besar belum mengalami manifestasi di paru-paru mereka.

“Dalam kasus tersebut, sistem AI tidak akan menandai pasien sebagai positif,” kata Wehbe. “Tapi ahli radiologi juga tidak. Jelas ada batasan untuk diagnosis radiologis COVID-19, itulah sebabnya kami tidak akan menggunakan ini untuk menggantikan pengujian.”

Peneliti Northwestern telah membuat algoritme tersedia untuk umum dengan harapan orang lain dapat terus melatihnya dengan data baru. Saat ini, DeepCOVID-XR masih dalam tahap penelitian, tetapi berpotensi digunakan dalam pengaturan klinis di masa mendatang.

Rekan penulis studi termasuk Jiayue Sheng, Shinjan Dutta, Siyuan Chai, Amil Dravid, Semih Barutcu dan Yunan Wu – semua anggota lab Katsaggelos – dan Drs. Donald Cantrell, Nicholas Xiao, Bradly Allen, Gregory MacNealy, Hatice Savas, Rishi Agrawal dan Nishant Parekh – semuanya ahli radiologi di Northwestern Medicine.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney