Intelligenza artificiale sempre più strategica per il settore sanitario

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Con l’inizio del terzo anno di pandemia globale in tutto il mondo, una tecnologia rapida, economica e portatile con la quale condurre lo screening di massa è una priorità per gli operatori sanitari, sia per il COVID che per altre malattie infettive. L’impiego dell’intelligenza artificiale (IA) per aumentare le informazioni predittive incrementali e i risultati si rivelerà indubbiamente vantaggioso. Phillips-Medisize, azienda facente parte di Molex ha annunciato una collaborazione con SOTECH Health, una start-up con sede a Dallas finalizzato ad accelerare lo sviluppo di un analizzatore del respiro in grado di rilevare il COVID-19 in meno di 30 secondi. I dettagli di questo accordo e l’importanza dell’AI nelle applicazioni medicali in quest aa intervista a Kade France, CTO di SOTECH Health e Bill Welch, ex CTO di Phillips-Medisize

Quali sono i dettagli della collaborazione tra Phillips-Medisize e SOTECH Health?

Bill Welch

Bill: Phillips-Medisize è un’organizzazione globale di produzione, sviluppo e design end-to-end, nonché la divisione medical di Molex. Le nostre aree di interesse principali sono soluzioni di somministrazione dei farmaci meccaniche/elettromeccaniche, materiali di consumo diagnostici e dispositivi delle tecnologie sanitarie. Lavoriamo con SOTECH dalla metà del 2020. Il rapporto tra le due società si è sviluppato nel tempo con l’evoluzione delle approvazioni e lo slancio continuo dell’interesse dei clienti nelle soluzioni SOTECH.

Le due società stanno collaborando su una soluzione di analisi del respiro. Mi può fornire qualche dettaglio?

Kade: La soluzione di analisi del respiro di SOTECH è un dispositivo portatile che consente l’esame di un campione di aria espirata del paziente, con un sensore che identifica i metaboliti gassosi che rilevano il COVID-19. La soluzione può essere impiegata anche per altre malattie infettive. Essa si distingue dall’approccio utilizzato attualmente per diversi aspetti fondamentali. La cosa più importante è che è concepita come strumento di screening, non come strumento diagnostico. L’obiettivo è determinare a quale punto un individuo con il COVID risulti infettivo, e non solamente individuare la presenza del virus nel suo organismo. Le prove suggeriscono che a tal proposito gli altri metodi siano al di sotto delle aspettative, poiché non sono in grado di rilevare quando una persona sia infettiva e quando non lo sia. Ciò significa che il rischio per il pubblico non può essere accuratamente valutato. La finestra nella quale un individuo positivo al COVID può infettare altre persone può durare qualche giorno, ma il virus potrebbe tuttavia restare nell’organismo e causare un test molecolare positivo. Con la nostra soluzione, stiamo cercando di trattare questa discrepanza. L’obiettivo è determinare a quale punto il paziente risulti infettivo. Ciò avviene rilevando le tracce del virus nell’organismo, non la presenza del virus effettivo. Questo rende il nostro approccio differente, poiché si tratta di rilevare una sostanza chimica rilasciata dall’apparato respiratorio in seguito a una risposta immunitaria al virus. Inoltre, la nostra soluzione ha il vantaggio di essere completamente compatibile con tutte le diverse varianti COVID, che si tratti di Gamma, Delta, Omicron, ecc.

Bill: Il design è costituito da due parti: un dispositivo portatile resistente e il boccaglio monouso che viene sostituito dopo ogni esame. SOTECH si è occupata completamente dello sviluppo del concept del dispositivo. Phillips-Medisize ha quindi fornito assistenza per l’ottimizzazione dei componenti elettronici del dispositivo portatile e la progettazione per la producibilità del boccaglio. Attingendo all’esperienza nell’ambito della produzione in serie, il nostro ruolo è di crescere nelle regioni richieste dalla base clienti di SOTECH.

Dove si inserisce questa soluzione nel panorama dei test?

Kade France

Kade: Bisogna notare che sul mercato esistono già delle soluzioni che forniscono uno screening basato sul respiro. Tuttavia, queste fanno ricorso a tecniche di spettrometria di massa che richiedono attrezzature ingombranti, quindi a differenza della nostra soluzione non sono realmente mobili e richiedono molta energia.

Bill: La velocità di questa tecnologia è un altro aspetto importante. Per gli altri metodi, il caso migliore è un tempo di risultato di 30 minuti e, in alcuni casi, di diversi giorni. Le persone nel frattempo potrebbero uscire e infettare gli altri. Il breve tempo di risposta della soluzione SOTECH rappresenta un’importante svolta, con la possibilità di ottenere i risultati in un periodo inferiore ai 30 secondi. Inoltre, in questo modo sarebbe possibile ottenere molti altri riscontri, generando così set di dati più vasti da esaminare in modo che le tendenze possano essere identificate in maniera più rapida.

Ora esaminiamo nello specifico l’elemento dell’IA. Come viene implementato nella tecnologia di screening?

Kade: È importante chiarire che sebbene per questa soluzione utilizziamo la più moderna IA, questa non viene effettivamente impiegata per rilevare il virus. L’IA serve a definire le soglie dell’algoritmo in relazione a uno screening positivo o negativo. L’aspetto legato all’IA è costituito da due elementi. Per prima cosa, è presente l’elemento all’interno dell’analizzatore. Secondo, l’elemento nel cloud. I dati degli utenti sono naturalmente resi anonimi, ma le risposte di espirazione dei pazienti vengono raccolte sul cloud. Sulla base dei campioni raccolti, l’elemento cloud apprende continuamente da tutti i nostri dispositivi finali. Consente il monitoraggio costante degli individui positivi e negativi in modo da poter perfezionare le soglie e individuare realmente l’individuo positivo.

Quali sono i vantaggi che derivano dall’incorporazione del feedback nel sistema?

Kade: Grazie al feedback costante, possiamo osservare l’evoluzione del virus. Il cloud quindi si aggiornerà e trasmetterà le informazioni a tutti gli analizzatori. Le prove derivanti da vari studi suggeriscono che l’etnia incide sulla risposta dei test molecolari. Esistono leggere variazioni che interessano le soglie dei test molecolari che indicano un risultato positivo o negativo al COVID. In aggiunta, man mano che le persone sviluppano gli anticorpi e raggiungono l’immunità alle diverse varianti del virus, la soglia effettiva del test positivo per i metodi esistenti attuali è destinata ad aumentare. Avere dei dispositivi che comunicano con il cloud sarebbe fondamentale per adattare le strategie di screening affinché prendano in considerazione fattori come questo.

L’utilizzo scorretto di apparecchiature mediche per uso domestico rappresenta un problema, poiché può causare dati di monitoraggio non precisi o trattamenti meno efficaci. Anche con i test PCR, spesso le persone temono di non aver eseguito correttamente la procedura. Come gestite questa situazione?

Kade: All’interno del dispositivo è integrato il feedback dell’utente, e l’app corrispondente comunica a quest’ultimo se non ha espirato abbastanza forte o se ha compiuto qualche altro passaggio in modo sbagliato. Ciò aumenta la probabilità di risultati precisi, e non è presente nei metodi di test attuali a causa dell’assenza del ciclo di feedback.

Quale impatto avranno lo screening rapido e l’apprendimento IA sui dispositivi di rilevamento futuri?

Kade: L’aspetto principale è la consapevolezza della situazione da parte dei medici. Potranno accedere ai dati in tempo reale per esaminare le variazioni delle soglie e rispondere di conseguenza. Cosí facendo si evita il ritardo proprio delle altre tecniche.

Bill: Anche il lasso di tempo in cui può essere completato lo screening presenta chiari vantaggi logistici. Se sarà possibile sottoporre a screening le persone tanto rapidamente quanto lo è attraversare un metal detector o effettuare il controllo passaporti in aeroporto, si tratterà di un vero punto di svolta. Se invece richiede 15 o 30 minuti, presto non ci sarà più posto per far attendere le persone e ciò causerà frustrazione. Risolvendo il problema di base del rendere lo screening una cosa normale quando ci si reca in un luogo o si sale su un aereo o una nave da crociera, tutti i problemi logistici spariranno e resterà un metodo valido per condurre lo screening di massa.

Quali sono le potenziali opportunità che intravede per l’applicazione di questo approccio in un altro ambito? 

Kade: Sebbene al momento il COVID sia al centro dell’attenzione, prevediamo di ampliare l’ambito dell’analizzatore in modo che possa essere applicato ad altre patologie. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per determinare se un paziente ha l’influenza (e, nel caso, quale variante), oppure se è stato colpito da polmonite, ecc. Esistono anche delle opportunità che vanno oltre l’apparato respiratorio. Queste si riferiscono al cancro/all’oncologia, nonché ad altre forme di patologie gravi che potrebbero essere rilevate con gli stessi metodi.

In che modo l’IA è in linea con gli studi e le approvazioni normative? 

Kade: L’impiego dell’IA nel contesto medico è ancora relativamente nuovo e gli organismi di regolamentazione si stanno muovendo con cautela. In molti casi, l’IA apparentemente viene usata per tenere fuori dal giro i medici, e non credo che  questo siaqualcosa di opportuno. Ritengo che dovremmo cercare di effettuare lo screening con l’IA, per poi informare i medici e incrementare le loro competenze. Per la sua struttura, l’IA ora è una scatola nera. È incredibilmente difficile da capire. Tuttavia, dal momento che la spiegabilità è uno dei pilastri che aiuterà gli enti normativi a fidarsi dell’IA, la piattaforma adotta degli algoritmi che consentono alla nostra IA di illustrare i risultati. Se non è possibile spiegare la soluzione, come può fare un medico, allora probabilmente sorgeranno problemi etici. Si inserisce una serie di dati, si riceve una risposta, ma spiegare in che modo accade è difficile. Utilizzando l’IA solo per fornire assistenza al dispositivo, evitiamo questi problemi etici. Oltretutto, esaminiamo i nostri set di dati per garantire di trattarli da diverse angolazioni ed eliminare gli errori. Il coinvolgimento di diversi ingegneri e persone che non appartengono al settore tecnico favorisce diversi punti di vista sui nostri set di dati. Ciò significa che è possibile individuare diversi punti di errore.

Cosa riserva il futuro per l’IA nel settore sanitario? 

Kade: Credo che tutti concordino sul fatto che vi sia la possibilità che l’IA ricopra un ruolo straordinariamente prezioso nel settore sanitario, e si assisterà a un’ulteriore proliferazione nei prossimi anni. Continuando ad apprendere e aggiornando rapidamente i dispositivi connessi, le soluzioni sanitarie basate sull’IA saranno in grado di adattarsi alle persone, all’economia e alle condizioni mutevoli. Ciò permetterà alle persone di essere sottoposte a screening, diagnosticate e curate in modo molto più efficace e preciso, contribuendo a migliorare il benessere generale della nostra popolazione.

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