Ảnh chụp X-quang có thể giúp chẩn đoán người mắc COVID-19

Các nhà nghiên cứu ở Anh đã sử dụng một phương pháp đáng tin cậy giúp chẩn đoán bệnh nhân bị nhiễm COVID-19, biện pháp này vốn đã được phổ biến rộng rãi ngay từ khi mới xảy ra đại dịch, giúp hỗ trợ quá trinh điều trị và chăm sóc kịp hời các bệnh nhân COVID-19.

Trong đó, kỹ thuật chính để xác định một người mắc COVID-19 hay không được gọi là thử nghiệm phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược, tức là RT-PCR. Quá trình này có thể xác định liệu vật chất di truyền của coronavirus có trong mẫu bệnh phẩm của một người bệnh. 

Xét nghiệm RT-PCR là cách chính xác nhất giúp xác định một người có mắc COVID-19 hay không. Ảnh: The Conversation 

Xét nghiệm này thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, cần có nguồn lực để thực hiện các xét nghiệm này trên diện rộng và điều đó đà đặc ra thách thức lớn với phương pháp xét nghiệm RT-PCR. Các quốc gia có thu nhập cao đã có thể mở rộng quy mô xét nghiệm COVID-19 của họ với chi phí lớn. Tuy nhiên, ở một số nớc thu nhập thấp và trung bình, nhân viên y tế không thể thực hiện số lượng lớn các xét nghiệm này do thiếu tài nguyên.

Bên cạnh đó, một vấn đề khác được đặt ra là xét nghiệm PCR không cho kết quả nhanh chóng. Thường mất ít nhất 2 giờ đồng hồ để đưa mẫu bệnh phẩm đến phòng thí nghiệm phù hợp để kiểm tra. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, việc xác định liệu một người có mắc COVID-19 hay không cần phải có kết quả nhanh hơn nhiều. Trong trường hợp một trường hợp mắc COVID-19 nặng, việc điều trị thực sự cần phải bắt đầu ngay lập tức. Thời gian chẩn đoán bệnh sẽ góp phần lớn vào khả năng cứu sống một bệnh nhân nặng. 

Để giải quyết những thách thức này, một nhóm nhà nghiên cứu Anh đã tìm kiếm một biện pháp thay thế xét nghiệm RT-PCR để chẩn đoán bệnh COVID-19 thông qua thiết bị bệnh viện thông dụng - cụ thể là các máy có sẵn trong khoa chụp X-quang.

Xác định COVID-19 qua hình chụp X-quang phổi

Các kỹ thuật chụp hình ảnh tim phổi - chẳng hạn như chụp cắt lớp vi tính (CT) hoặc X-quang - có thể được bác sĩ phân tích để tìm ra các dấu hiệu hình ảnh của lây nhiễm COVID-19. Các cuộc thử nghiệm ngay từ đầu trong đại dịch đã phát hiện ra những dấu hiệu bất thường xuất hiện trong hình ảnh chụp X-quang phổi của bệnh nhân nhiễm virus. Theo đó, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã khuyến nghị sử dụng chụp ảnh X-quang để chẩn đoán COVID-19 trong trường hợp không có xét nghiệm PCR, đặc biệt đối với những bệnh nhân có thể trở nặng. 

Nhưng cũng có vấn đề về nguồn lực ở phương pháp này. Việc sử dụng tia X và quét CT để chẩn đoán đòi hỏi bác sĩ X-quang phải giải mã cẩn thận các hình ảnh. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một chương trình trí tuệ nhân tạo để làm điều này thay thế, nhằm tăng tốc độ chẩn đoán và cho phép các bác sĩ tiếp tục công việc của họ.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm chẩn đoán COVID-19 thông qua ảnh chụp X-quang. Ảnh minh hoạ 

Chương trình dựa trên một thứ gọi là mạng nơ-ron phức hợp sâu, một loại thuật toán thường được sử dụng để phân tích hình ảnh. Các thuật toán như vậy có thể chọn ra các đặc điểm chính của hình ảnh và phân loại những hình ảnh có điểm giống và khác nhau.

Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu bằng cách đào tạo và thử nghiệm một số thuật toán khác nhau - một số đã tồn tại, một số do họ tạo ra - bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu khoảng 3.000 lần chụp X-quang phổi. Đây là sự kết hợp của các bản quét từ những bệnh nhân bị COVID-19, những người khỏe mạnh và những người bị viêm phổi do virus.

Trong quá trình làm việc, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh các thuật toán để giúp phát hiện ra sự khác biệt giữa các tia X tốt hơn. Theo thời gian, họ nhận thấy một thuật toán hoạt động tốt hơn những cái còn lại.Tiếp đó, họ đưa vào thuật toán một bộ ảnh chụp X-quang hoàn toàn mới và lọc tìm các bệnh nhân mắc COVID-19, kết quả thử nghiệm chính xác tới 98,04%. 

Cách ứng dụng vào thực tế

Sau những kết quả này, các nhà khoa học đã phát triển một ứng dụng có thể chạy chương trình bên ngoài phòng thí nghiệm và có thể được sử dụng ở nhiều nơi. Ứng dụng này không yêu cầu nhiều bộ nhớ máy tính hoặc nguồn điện để chạy và do đó có thể được cài đặt trên PC và máy tính xách tay thông thường. 

Ứng dụng này đã được thiết kế không cần thiết bị bổ sung. Trong đó, ảnh chụp X-quang của bệnh nhân chỉ cần được tải vào ứng dụng qua USB hoặc web, sau đó thuật toán phân tích hình ảnh và trả về kết quả cho biết liệu người này có dương tính với SARS-CoV-2. 

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh ứng dụng này sẽ không thay thế PCR. Nhưng nó có thể rất hiệu quả trong các khoa tiếp nhận bệnh nhân nặng. Nó sẽ cho phép nhanh chóng chụp và phân tích X-quang phổi, và nếu bệnh nhân dương tính, việc điều trị bắt đầu ngay lập tức thay vì đợi kết quả xét nghiệm trong nhiều giờ. Ngoài việc có lợi cho bệnh nhân, điều này cũng có thể tăng giúp các bác sĩ đưa họ đến các khu vực thích hợp trong bệnh viện, nhờ vậy sẽ giúp giảm bớt căng thẳng cho các bộ phận chăm sóc sức khoẻ. 

Ứng dụng này cũng sẽ rất hiệu quả trong việc chẩn đoán các trường hợp COVID-19 ở các quốc gia có thu nhập thấp và vùng sâu vùng xa nơi không có sẵn PCR. Vì vậy, bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu đang lên kế hoạch thử nghiệm nó ở Pakistan, như một phần của dự án SAFE SKSS do EU tài trợ, để xem nó có thể có tác động gì trong thực tế.