Lorsque Kelsey Brown a rencontré Mohammed , le jeune ougandais de 15 ans semblait terriblement inquiet. Il était aux derniers stades d' une cardiopathie rhumatismale , qui tue environ 400 000 personnes par an dans le monde. Son opération cardiaque prévue pour traiter la maladie avait été reportée d'un jour.
À ce moment-là, le liquide accumulé dans les poumons de Mohammed lui rendait la respiration si difficile qu'il devait dormir assis. Brown, cardiologue au Children's National Hospital de Washington , a supposé que Mohammed était impatient de subir l'opération. Mais Mohammed lui a dit qu'il n'avait pas peur d'affronter la procédure.
"Ce qui le rendait le plus nerveux, c'était qu'ils annulent l'opération et ne réparent pas son cœur", a déclaré Brown , notant un contraste frappant avec les enfants aux États-Unis, dont la peur compréhensible est l'opération elle-même.
Aujourd'hui, dans le cadre d'une percée qui démontre le potentiel de l'intelligence artificielle pour aider la médecine, des chercheurs du Children's National ont développé un nouvel outil basé sur l'IA pour diagnostiquer les cardiopathies rhumatismales bien avant qu'un patient n'ait besoin d'une intervention chirurgicale. En collaboration avec le personnel de l' Institut ougandais de cardiologie , l'équipe a conçu un système qui permettra à des infirmières qualifiées d'examiner et de diagnostiquer les enfants à un stade précoce, alors qu'ils peuvent encore être traités à la pénicilline pour moins d'un dollar par an. Un traitement précoce pourrait éviter à des milliers d’enfants de devoir subir une intervention chirurgicale.
"Nous nous concentrons sur un problème de santé mondial dramatiquement négligé qui provoque des décès et des maladies généralisés", déclare Craig A. Sable , responsable du programme de santé mondiale au Children's National et l'un des auteurs d'un article décrivant l'outil d'IA dans le Journal de l'American Heart Association.
Sable , qui a effectué plus de 40 voyages en Ouganda pour s'occuper d'enfants, a déclaré que lors de son dernier voyage, en novembre 2023, il avait pratiqué huit ou neuf opérations cardiaques par semaine, mais a noté qu'il y avait 1 500 enfants sur la liste d'attente. nationale pour l'intervention. « Seul un quart d’entre eux seront opérés avant de mourir », a-t-il déclaré.
Les cardiopathies rhumatismales , une maladie largement évitable, résultent de l'effet cumulatif d'épisodes répétés de rhumatisme articulaire aigu, provoqués par une bactérie appelée streptocoque du groupe A. Ce groupe bactérien, considéré comme le cinquième plus important au monde, est à l'origine du rhumatisme articulaire aigu . Ce groupe bactérien, considéré comme le cinquième agent pathogène le plus mortel au monde, provoque chaque année environ 600 millions de personnes souffrant d'angine streptococcique .
Une minorité des personnes infectées développent une cardiopathie rhumatismale , résultat d'une réponse immunitaire anormale qui endommage le cœur et ses valvules. On estime qu’entre 5 et 10 % des personnes ont une prédisposition génétique à cette réponse immunitaire. Mais des facteurs environnementaux jouent également un rôle, comme les mauvaises conditions de vie et le surpeuplement.
Les enfants présentent souvent les premiers symptômes de la maladie entre 8 et 10 ans. Il peut être détecté tôt grâce à une échographie du cœur , appelée échocardiogramme . Le problème est que des pays comme l’Ouganda disposent de très peu de cardiologues pour interpréter les images, ce qui rend impossible un dépistage généralisé. Par conséquent, la maladie passe souvent inaperçue à ses débuts.
« L'enfant ne sait pas. Les parents ne le savent pas », explique Brown . "S'ils vont chez le médecin, il ne le découvre pas." Les cardiopathies rhumatismales frappent des pays pauvres comme l'Ouganda , où elles touchent 2 à 3 pour cent de tous les enfants. Ces pays abritent de nombreuses souches différentes de la bactérie et les enfants souffrent souvent d’infections répétées. La maladie s'aggrave à chaque nouvelle épidémie.
Bien que la maladie ne soit plus un problème majeur aux États-Unis , elle l'était dans les années 1940 et 1950, comme Sable le sait bien. Il était adolescent lorsque sa grand-mère est décédée des complications d' une cardiopathie rhumatismale et de l'emphysème. "C'était la principale cause de décès cardiaque aux États-Unis dans la première moitié du 20e siècle", explique Sable . "Plus de 100 000 soldats ont été exclus de l'armée pendant la Seconde Guerre mondiale parce qu'ils souffraient de rhumatisme articulaire aigu ou de cardiopathie rhumatismale ."
L'utilisation de l'intelligence artificielle dans les soins de santé a explosé depuis 2018, lorsque la Food and Drug Administration a approuvé le premier outil de diagnostic autonome basé sur l'IA – connu sous le nom d'IDx-DR – pour détecter la rétinopathie diabétique , une maladie oculaire grave qui peut se développer chez les personnes atteintes de rétinopathie diabétique. diabète . Un peu plus de cinq ans plus tard, près de 700 dispositifs médicaux basés sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique sont approuvés par la FDA.
Alors que les appareils d'échocardiographie hospitaliers pèsent environ 150 kilos et coûtent 250 000 dollars, l'équipement développé par l'équipe nationale des enfants serait léger et coûterait entre 2 000 et 5 000 dollars. Une société singapourienne , Us2.ai , développe un logiciel utilisant l'algorithme de l'équipe, qui a été formé à l'aide de plus de 1 000 échocardiogrammes.
L’algorithme peut interpréter les images en quelques secondes, les classant comme « normales » ou « considérées comme une maladie cardiaque rhumatismale ». Lors de tests réalisés sur les échocardiogrammes de plus de 500 patients, le nouvel outil a interprété les images avec un taux de précision proche de 90 % .
"La valeur de l'IA est extraordinaire si elle peut être utilisée pour améliorer la précision de l'imagerie", a déclaré Chris Longenecker , directeur du programme mondial de santé cardiovasculaire à l' Université de Washington , qui n'a pas participé à l'étude. Il a déclaré que l’intelligence artificielle ferait de l’échographie un outil particulièrement puissant car « vous pourrez l’emmener dans les coins les plus reculés d’un pays à faible revenu ».
Longenecker a noté que l'IA peut également aider les médecins à mieux comprendre les caractéristiques critiques des cardiopathies rhumatismales . "L'IA peut fonctionner comme un médecin et potentiellement ajouter quelque chose à ce qu'un médecin fait", a déclaré Pooneh Roshanitabrizi , scientifique au Children's National qui a développé le nouvel algorithme d'interprétation des échocardiogrammes avec Marius Linguraru , chercheur principal à l'Institut Sheikh Zayed pour l'innovation chirurgicale pédiatrique. ... de l'hôpital.
Les chercheurs du Children's National ont noté que le nouveau système de dépistage est actuellement testé et amélioré sur la base de 200 000 cas pédiatriques en Ouganda . Chaque enfant participant au programme est dépisté selon la norme en vigueur, dans laquelle des infirmières qualifiées interprètent elles-mêmes les échocardiogrammes. La grande majorité des données des 200 000 cas seront utilisées pour entraîner et améliorer l' algorithme .
Si le nouvel outil de dépistage reçoit l'approbation des organismes de réglementation ougandais et américains, chaque infirmière recevra une sonde de la taille d'une souris d'ordinateur - pour générer des images du cœur - et une tablette équipée du composant IA .
Les cas signalés comme possibles cardiopathies rhumatismales seraient suivis d’un examen par un cardiologue. Les visites à ces spécialistes pourraient se faire par télémédecine au lieu de devoir se déplacer dans des régions éloignées.
Shelby Kutty , directrice de la cardiologie congénitale pédiatrique au Centre pour enfants Johns Hopkins , qui n'a pas participé au projet, a noté que même si des recherches similaires ont été menées sur les maladies cardiaques chez l'adulte, « les travaux sur les maladies cardiaques pédiatriques ont été relativement limités ». "Dans l'ensemble, je pense qu'il s'agit d'un travail très encourageant", a ajouté Kutty . "Je pense que le peloton est sur la bonne voie."
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