Investigadores estadounidenses desarrollaron una herramienta con Inteligencia Artificial para detectar cardiopatía en niños

Cuando Kelsey Brown conoció a Mohammed, el chico ugandés de 15 años parecía terriblemente preocupado. Estaba en las últimas fases de una cardiopatía reumática, que mata a unas 400.000 personas al año en todo el mundo. Su operación de corazón programada para tratar la enfermedad se había pospuesto un día.

En ese momento, el líquido que se acumulaba en los pulmones de Mohammed le dificultaba tanto la respiración que tenía que dormir sentado. Brown, cardióloga del Hospital Nacional Infantil de Washington, supuso que Mohammed estaba ansioso por someterse a la operación. Pero Mohammed le dijo que no tenía miedo de enfrentarse al procedimiento.

“Lo que más nervioso le ponía era que le cancelaran la operación y no le repararan el corazón”, dijo Brown, observando un sorprendente contraste con los niños de Estados Unidos, cuyo temor comprensible es la operación en sí.

Ahora, en un avance que demuestra el potencial de la inteligencia artificial para ayudar a la medicina, los investigadores del Children’s National han desarrollado una nueva herramienta basada en IA para diagnosticar la cardiopatía reumática mucho antes de que el paciente necesite cirugía. En colaboración con el personal del Instituto del Corazón de Uganda, el equipo diseñó un sistema que permitirá a enfermeras cualificadas examinar y diagnosticar a los niños en una fase temprana, cuando aún pueden ser tratados con penicilina por menos de un dólar al año. El tratamiento precoz podría evitar que miles de niños tuvieran que someterse a una intervención quirúrgica.

“Nos centramos en un problema de salud mundial dramáticamente desatendido que causa grandes muertes y enfermedades”, afirma Craig A. Sable, jefe del programa de salud mundial del Children’s National y uno de los autores de un artículo que describe la herramienta de IA en la revista Journal of the American Heart Association.

Sable, que ha realizado más de 40 viajes a Uganda para atender a niños, dijo que en su viaje más reciente, en noviembre de 2023, realizó ocho o nueve operaciones de corazón a la semana, pero observó que había 1.500 niños en lista de espera nacional para la intervención. “Sólo una cuarta parte se operará antes de morir”, dijo.

La cardiopatía reumática, una enfermedad en gran medida prevenible, es el resultado del efecto acumulativo de repetidos episodios de fiebre reumática, causada por una bacteria denominada estreptococo del grupo A. Este grupo bacteriano, considerado el quinto más importante en el mundo, se encuentra en la base de la fiebre reumática. Este grupo bacteriano, considerado el quinto patógeno más letal del mundo, hace que unos 600 millones de personas contraigan cada año faringitis estreptocócica.

Una minoría de los infectados contrae cardiopatía reumática, que es el resultado de una respuesta inmunitaria anormal que daña el corazón y sus válvulas. Se calcula que entre el 5% y el 10% de las personas tienen una predisposición genética a esta respuesta inmunitaria. Pero también influyen factores ambientales, como unas condiciones de vida deficientes y de hacinamiento.

A menudo, los niños muestran los primeros síntomas de la enfermedad entre los 8 y los 10 años. Puede detectarse precozmente con una ecografía del corazón, llamada ecocardiograma. El problema es que países como Uganda tienen muy pocos cardiólogos para interpretar las imágenes, lo que hace inviable el cribado generalizado. En consecuencia, la enfermedad suele pasar desapercibida en sus fases más tempranas.

“El niño no lo sabe. Los padres no lo saben”, afirma Brown. “Si van al médico, éste no se entera”. La cardiopatía reumática golpea a países asolados por la pobreza como Uganda, donde afecta a entre el 2 y el 3 por ciento de todos los niños. Estos países albergan muchas cepas diferentes de la bacteria, y los niños suelen sufrir infecciones repetidas. La enfermedad empeora con cada nuevo brote.

Aunque la enfermedad ya no es un problema importante en Estados Unidos, sí lo era en las décadas de 1940 y 1950, como bien sabe Sable. Era un adolescente cuando su abuela murió por complicaciones de una cardiopatía reumática y un enfisema. “Fue la primera causa de muerte cardiaca en Estados Unidos en la primera mitad del siglo XX”, afirma Sable. “Más de 100.000 militares fueron excluidos del Ejército para la Segunda Guerra Mundial por padecer fiebre reumática o cardiopatía reumática”.

El uso de la inteligencia artificial en la atención médica se ha disparado desde 2018, cuando la Administración de Alimentos y Medicamentos aprobó la primera herramienta de diagnóstico independiente basada en IA -conocida como IDx-DR- para detectar la retinopatía diabética, una afección ocular grave que puede desarrollarse en personas con diabetes. Poco más de cinco años después, hay casi 700 dispositivos médicos basados en inteligencia artificial y aprendizaje automático aprobados por la FDA.

Mientras que las máquinas de ecocardiograma de un hospital pesan unos 150 kilos y cuestan 250.000 dólares, el equipo desarrollado por el equipo nacional infantil sería ligero y costaría entre 2.000 y 5.000 dólares. Una empresa de Singapur, Us2.ai, está desarrollando software con el algoritmo del equipo, que se entrenó utilizando más de 1.000 ecocardiogramas.

El algoritmo puede interpretar las imágenes en segundos, clasificándolas como “normales” o como “consideradas cardiopatía reumática.” En las pruebas realizadas con los ecocardiogramas de más de 500 pacientes, la nueva herramienta interpretó las imágenes con una tasa de precisión cercana al 90%.

“El valor de la IA es extraordinario si se puede utilizar para mejorar la precisión de las imágenes”, dijo Chris Longenecker, director del Programa Global de Salud Cardiovascular de la Universidad de Washington, que no participó en el estudio. Dijo que la inteligencia artificial hará de la ecografía una herramienta particularmente poderosa porque “puedes llevarla a los rincones más remotos de un país de bajos ingresos.”

Longenecker señaló que la IA también puede ayudar a los médicos a conocer mejor las características críticas de la cardiopatía reumática. “La IA puede trabajar como un médico y añadir potencialmente algo a lo que hace un médico”, dijo Pooneh Roshanitabrizi, científico del Children’s National que desarrolló el nuevo algoritmo para interpretar ecocardiogramas con Marius Linguraru, investigador principal del Instituto Sheikh Zayed de Innovación Quirúrgica Pediátrica del hospital.

Los investigadores del Children’s National señalaron que el nuevo sistema de cribado se está probando y mejorando ahora sobre la base de hasta 200.000 casos pediátricos en Uganda. Cada niño del programa se somete a cribado según la norma actual, en la que enfermeras formadas interpretan los ecocardiogramas por sí mismas. La gran mayoría de los datos de los 200.000 casos se utilizarán para entrenar y mejorar el algoritmo.

Si la nueva herramienta de cribado recibe la aprobación de los organismos reguladores ugandeses y estadounidenses, cada enfermera recibirá una sonda del tamaño de un ratón de ordenador -para generar imágenes del corazón- y una tableta equipada con el componente de IA.

Los casos marcados como posibles cardiopatías reumáticas serían objeto de seguimiento mediante un examen por un cardiólogo. Las visitas a estos especialistas podrían realizarse mediante telemedicina en lugar de tener que desplazarse a zonas remotas.

Shelby Kutty, director de cardiología congénita pediátrica del Centro Infantil Johns Hopkins, que no participó en el proyecto, señaló que, si bien se han realizado investigaciones similares en cardiopatías de adultos, “el trabajo en cardiopatías pediátricas ha sido relativamente limitado”. “En general, creo que se trata de un trabajo muy alentador”, añadió Kutty. “Creo que el campo está bien encaminado”.

(c) 2024 , The Washington Post