Thuật toán chẩn đoán Covid-19 dựa trên AI giảm gánh nặng cho xét nghiệm PCR

Mới đây, các nhà nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Ấn Độ Jodhpur (IIT-Jodhpur) đã phát triển một mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) có thể phát hiện COVID-19 bằng cách kiểm tra X-quang ngực của bệnh nhân, các chuyên gia cho biết trong một tuyên bố. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một thuật toán dựa trên công nghệ học sâu được gọi là COMiT-Net, giúp tìm hiểu những bất thường có trong hình ảnh X-quang ngực để phân biệt giữa phổi bị ảnh hưởng và phổi không bị ảnh hưởng. Nó cũng có thể xác định các vùng bị nhiễm trùng của phổi do Covid-19 thực sự gây ra.

Theo một tuyên bố của viện IIT-Jodhpur, giải pháp dựa trên AI là một giải pháp thay thế cho các xét nghiệm RT PCR thông thường được tiến hành trên toàn thế giới và có thể giúp giảm bớt áp lực ngày càng tăng đối với các chính phủ trong việc mua sắm bộ dụng cụ xét nghiệm và thiết lập các trung tâm xử lý liên quan. Các nhà nghiên cứu từ viện IIT-Jodhpur đã đề xuất một thuật toán dựa trên học sâu, COMiT-Net, tìm hiểu những bất thường có trong hình ảnh X-quang ngực để phân biệt giữa phổi bị ảnh hưởng COVID-19 và phổi không bị ảnh hưởng bởi COVID-19.

Thí nghiệm hệ thống được thực hiện với hơn 2.500 hình ảnh chụp X-quang phổi và đạt độ nhạy nhận diện chính xác lên đến khoảng 96,80%. Thuật toán AI này không chỉ dự đoán liệu một người có bị viêm phổi do Covid-19 hay không, mà nó còn có khả năng xác định các vùng bị nhiễm trùng trong phổi, do đó có thể giúp giải thích rõ ràng được. Kỹ thuật mới có thể hiển thị trực quan khu vực bị nhiễm bệnh và nó chỉ diễn giải từ vùng phổi là trọng tâm.

Thực tế cho thấy, số ca mắc COVID-19 trên toàn cầu ngày càng gia tăng cũng như những thách thức mà các quốc gia đang phải đối mặt. Sự hạn chế sẵn có của các bộ dụng cụ thử nghiệm và các trung tâm xử lý ở các vùng sâu vùng xa là động lực chính để các nhà nghiên cứu tìm ra các phương pháp thử nghiệm thay thế đáng tin cậy, dễ tiếp cận và nhanh hơn.

Các thành viên đã đóng góp cho nghiên cứu này bao gồm Aakarsh Malhotra, học giả nghiên cứu tại IIT Jodhpur; Surbhi Mittal, học giả Tiến sĩ, Khoa học Máy tính tại IIT Jodhpur; Puspita Majumdar, học giả nghiên cứu tại IIT Jodhpur; Saheb Chhabra, học giả nghiên cứu tại IIT Jodhpur, và Kartik Thakral, học giả tiến sĩ, Khoa học máy tính của IIT Jodhpur.

Ngoài ra, Giám đốc viện Shantanu Chaudhury, và các giáo sư từ khoa Khoa học Máy tính cũng là một phần của nhóm nghiên cứu. Bên cạnh đó, các bác sĩ từ Bệnh viện Ashwini và Trung tâm Chăm sóc Tim  mạch Ấn Độ Ramakant đã cung cấp chuyên môn y tế của họ cho nhóm thực hiện công trình này.

Kể từ khi các triệu chứng, dấu hiệu của vi rút có thể nhìn thấy trên X-quang ngực, nó đã trở thành một trong những phương thức đã được chấp nhận như một kỹ thuật sàng lọc. Trong vài năm qua đã có nhiều nghiên cứu phát hiện COVID-19 bằng cách sử dụng chụp X-quang hoặc CT, hầu hết cách này đều không đưa ra được giải pháp chẩn đoán trọn vẹn có thể giải thích được khi chưa có AI tích hợp kèm, viện này tuyên bố. Theo báo cáo của The Times of India, giải pháp AI có thể giải thích được từ cả quan điểm thuật toán và y tế. Nhóm nghiên cứu đã trình bày chi tiết kỹ thuật này trong một bài báo nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí Pattern Recognition (Tập 122). Các nhà nghiên cứu hiện đặt mục tiêu phát triển một nguyên mẫu quy mô đầy đủ nhất để sớm đưa ra thị trường thương mại trong nước và cả quốc tế.

Có thể thấy, AI không chỉ là một phần quan trọng của các dịch vụ chăm sóc sức khỏe ngày nay, mà còn của hầu hết mọi lĩnh vực của nền kinh tế. Ấn Độ đang đầu tư và triển khai các sáng kiến về AI để tăng mức độ hiểu biết về kỹ thuật số trong lực lượng lao động của đất nước. Đầu tháng này, OpenGov Asia đã báo cáo rằng, Trung tâm Phát triển Máy tính Tiên tiến (C-DAC) và bốn Học viện Công nghệ Ấn Độ (IIT) đã tạo và khởi chạy một khóa học trực tuyến về AI ứng dụng. Nó bao gồm 33 phiên thảo luận về cách triển khai các giải pháp dựa trên AI trong các lĩnh vực như chăm sóc sức khỏe và các dự án thành phố thông minh, cũng như cách mở rộng các dự án này lên cấp độ công nghiệp. Bốn Học viện Công nghệ Ấn Độ IIT hợp tác đến từ bốn địa điểm khác nhau: Kharagpur, Madras, Palakkad, Goa.

Chương trình giảng dạy sẽ bao gồm các nguyên tắc cơ bản về máy gia tốc AI và thiết lập hệ thống, công nghệ học sâu được tăng tốc, khoa học sâu được tăng tốc từ đầu đến cuối và sẽ khám phá các trường hợp sử dụng công nghiệp của AI tăng tốc. Đề án cũng hướng đến những người học có ít kiến thức cơ bản về học máy; bao gồm các sinh viên năm cuối ngành Kỹ thuật, sinh viên sau đại học khoa học, học giả Tiến sĩ và các chuyên gia. Một số tổ chức quốc gia hàng đầu cũng sẽ tham gia không liên tục trong khóa học này.  

Gần đây, các nhà nghiên cứu Scotland cũng đã phát triển một kỹ thuật X-Ray dựa trên AI có khả năng thay thế các xét nghiệm PCR hiện đang được sử dụng để phát hiện nhiễm trùng Covid-19. Công nghệ do các chuyên gia tại Đại học Tây Scotland (UWS) phát triển có khả năng chẩn đoán chính xác Covid-19 chỉ trong vài phút - nhanh hơn nhiều so với xét nghiệm PCR, thường mất khoảng 2 giờ - và với độ chính xác lên đến 98%.