دانشمندان آزمایش پنج دقیقه ای بیماری تنفسی هوش مصنوعی را توسعه دادند

نیکلاس شیائلیس و دکتر نیکول راب، دانشمندان دانشگاه آکسفورد و از بنیانگذاران شرکت فناوری سلامت Pictura Bio، آزمایشی را برای اولین بار در جهان توسعه داده‌اند که توسط هوش مصنوعی طراحی شده است و می‌تواند ویروس‌های تنفسی شناخته شده مانند آنفولانزا و کووید را شناسایی کند. -19 در عرض پنج دقیقه فقط با یک سواب بینی یا گلو.

آزمایش‌های فعلی یا مبتنی بر آزمایشگاه و زمان‌بر هستند یا سریع و دقت کمتری دارند. آنها همچنین محدود هستند، به عنوان مثال، آزمایش جریان جانبی فقط یک عفونت را آزمایش می کند. این بدان معناست که بیماری‌ها زمانی گسترش می‌یابند که افراد آلوده منتظر نتایج هستند، یا به دلیل بی‌اطلاع بودن، آلوده می‌شوند.

این یافته‌ها در مجله علمی ACS Nano منتشر شده است، نشان می دهد که چگونه یادگیری ماشینی می تواند کارایی، دقت و زمان صرف شده برای شناسایی انواع مختلف ویروس ها و تمایز بین سویه ها را بهبود بخشد. این می تواند به کنترل بهتر گسترش عفونت های تنفسی و کاهش فشار بر NHS و کارکنان مراقبت های بهداشتی و در عین حال کاهش ضایعات پزشکی کمک کند.

شیائلیس و راب با بیمارستان جان رادکلیف برای ارزیابی روش جدیدی که از نرم افزار هوش مصنوعی برای شناسایی ویروس ها استفاده می کند، همکاری کردند. فناوری آزمایش، برچسب‌گذاری مولکولی، بینایی رایانه و یادگیری ماشین را برای ایجاد یک پلت فرم تصویربرداری تشخیصی جهانی که مستقیماً به نمونه بیمار نگاه می‌کند و می‌تواند تشخیص دهد که کدام پاتوژن در عرض چند ثانیه وجود دارد، ایجاد می‌کند. بسیار شبیه نرم افزار تشخیص چهره، اما برای میکروب ها.

تحقیقات اولیه نشان داد که این آزمایش می‌تواند ویروس COVID-19 را در نمونه‌های بیماران شناسایی کند. اما برای توسعه بیشتر این موضوع، آنها می خواستند تعیین کنند که آیا این آزمایش می تواند برای تشخیص چندین عفونت تنفسی استفاده شود یا خیر.

در این مطالعه، محققان با برچسب گذاری ویروس ها در بیش از 200 نمونه بالینی از بیمارستان جان رادکلیف شروع کردند. تصاویر نمونه‌های برچسب‌گذاری‌شده توسط نرم‌افزار یادگیری ماشینی سفارشی گرفته شده و پردازش می‌شوند که برای شناسایی ویروس‌های خاص با تجزیه و تحلیل برچسب‌های فلورسانس آن‌ها آموزش دیده‌اند، که برای هر ویروس متفاوتی نشان داده می‌شوند، زیرا اندازه سطح، شکل و شیمی آن‌ها متفاوت است. نتایج نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند به سرعت انواع و گونه‌های مختلف ویروس‌های تنفسی از جمله آنفولانزا و کووید-۱۹ را در عرض پنج دقیقه و با دقت بیش از ۹۷ درصد شناسایی کند.

دانشمندان Pictura Bio را برای توسعه بیشتر این فناوری تشکیل دادند و اکنون به دنبال سرمایه گذاری بیشتر برای تسریع توسعه و رساندن آن به خط مقدم مراقبت های بهداشتی هستند.

دکتر نیکول راب، دانشمند و یکی از بنیانگذاران Pictura Bio، می گوید: «موارد عفونت های تنفسی در زمستان 2022/23 به رکورد شکنی رسیده است و تعداد افرادی که به دنبال کمک پزشکی هستند افزایش یافته است. این امر همراه با عقب ماندگی COVID-19، کمبود کارکنان، بودجه های محدودتر و جمعیت سالخورده، NHS و نیروی کار آن را تحت فشار شدید و ناپایدار قرار می دهد.

روش ساده شده Pictura Bio برای آزمایش تشخیصی سریعتر و مقرون به صرفه تر، دقیق تر و اثبات آینده نسبت به سایر آزمایشات موجود در حال حاضر است. اگر می‌خواهیم ویروس جدیدی را شناسایی کنیم، تنها کاری که باید انجام دهیم این است که نرم‌افزار را برای تشخیص آن دوباره آموزش دهیم، نه اینکه یک آزمایش کاملاً جدید ایجاد کنیم. یافته‌های ما پتانسیل این روش را برای متحول کردن تشخیص ویروسی و توانایی ما در کنترل شیوع بیماری‌های تنفسی نشان می‌دهد.

نویسنده اصلی این نشریه، یکی از بنیانگذاران و محقق پس از فارغ التحصیلی DPhil در دانشگاه آکسفورد، نیکلاس شیائلیس، اضافه کرد: «ظهور ویروس‌های مشابه کووید اجتناب‌ناپذیر است. این نیاز به فناوری تست تشخیصی پیشرفته‌تر را تقویت می‌کند تا بتوانیم تأثیر ویروس‌های جدید بر سلامت عمومی و NHS را کاهش دهیم.»

این فناوری اکنون توسط Pictura Bio مجوز گرفته است که هدف آن تبدیل روش به یک تست تشخیصی با ایجاد یک تصویربردار اختصاصی و کارتریج یکبار مصرف برای استفاده در تست نقطه مراقبت، با ورودی محدود از کاربر است. این تیم همچنین تعداد ویروس‌هایی را که مدل‌ها روی آن‌ها آموزش دیده‌اند، افزایش می‌دهد و در نهایت شروع به بررسی سایر پاتوژن‌ها، مانند باکتری‌ها و قارچ‌ها، در نمونه‌های تنفسی، خون و ادرار خواهند کرد.