Perché usare l’Intelligenza Artificiale per la Pediatria?

Questo è il primo di una serie di otto post che hanno lo scopo di descrivere un approccio originale allo sviluppo e alla distribuzione delle applicazioni di intelligenza artificiale per la pediatria, indipendentemente dal luogo in cui i pazienti in età pediatrica vivono e dal loro stato sociale.

La nostra storia inizia nella mia lezione di cloud computing alla Stanford University nel 2015 e coinvolge quello che a prima vista sembrava uno studente improbabile: un cardiologo pediatra, il Dott. Anthony Chang. Dopo aver osservato con interesse come molti altri medici il sistema Watson di IBM sconfiggere i concorrenti umani nel gioco a premi Jeopardy!, il dottor Chang aveva preso una decisione interessante: aveva deciso di iscriversi al programma di bioinformatica dell'Università di Stanford. Oggi, otto anni dopo, il Dr. Chang è un leader riconosciuto nell'intelligenza artificiale in medicina, fondatore della conferenza AIMed e autore del libro Intelligence-Based Medicine: Artificial Intelligence and Human Cognition in Clinical Medicine and Healthcare.

Per spiegare la sua decisione, il Dott. Chang racconta la storia di una bambina del Myanmar, nel sud-est asiatico. I medici di questa zona remota del mondo, situata a oltre 8.000 miglia dal luogo di lavoro del dottor Chang a Orange County, in California, volevano condividere con lui l'ecocardiografia di una piccola paziente per ottenere la sua opinione di esperto e ricevere raccomandazioni per il trattamento. Fare presto era essenziale e non erano disponibili competenze specialistiche locali, ma sfortunatamente non fu possibile condividere le immagini dell'ecocardiografia. La paziente, affetta da una grave cardiopatia, fu comunque operata e morì sul tavolo operatorio. Quando in seguito il dottor Chang riuscì ad esaminare l'ecocardiografia di questa paziente, si rese conto di poter diagnosticare la cardiopatia della bambina e che, se avesse potuto comunicarla ai medici di Myanmar, le avrebbe potuto salvare la vita.

Questa storia è solo una delle tante che testimoniano l'esistenza di numerose sfide ancora da affrontare nell'assistenza sanitaria pediatrica, sia negli Stati Uniti che in tutto il resto del mondo.

L'esperienza clinica pediatrica non è distribuita

Il NY Times ha recentemente riferito che gli ospedali di tutto il paese, dai centri medici regionali alle strutture locali più piccole, stanno chiudendo le unità pediatriche. Il motivo è economico: le istituzioni guadagnano di più dall'assistenza dei pazienti adulti [1]. Nell'aprile 2022, l'Henrico Doctors 'Hospital di Richmond, Virginia, ha sospeso i ricoveri pediatrici. A luglio, il Tufts Children's Hospital di Boston ha seguito lo stesso esempio. Anche le unità pediatriche di Colorado Springs, CO, Raleigh, NC e Doylestown, PA, hanno chiuso. Il risultato negli Stati Uniti è che le competenze cliniche pediatriche sono sempre più concentrate geograficamente in ospedali pediatrici specializzati, lasciando nelle cliniche periferiche gli operatori regionali e gli operatori sanitari non pediatrici con limitata capacità e abilità specialistiche.

Le competenze cliniche pediatriche non sono disponibili ovunque

Consideriamo le malattie oncologiche in pediatria. Sono stati fatti grandi progressi e, di conseguenza, ci sono oggi molti più pazienti sopravvissuti al cancro pediatrico rispetto ai decenni passati. E' fin troppo noto ai pediatri come il dottor Chang, tuttavia, che molti di questi pazienti sopravvissuti corrono un rischio maggiore di morire per malattie cardiache a meno che non siano costantemente monitorati da un cardiologo pediatrico. Ci sono circa 3.000 cardiologi pediatrici negli Stati Uniti, situati principalmente nelle città più grandi, con solo 100 nuovi cardiologi pediatrici ogni anno. Eppure la nostra popolazione di bambini, compresa la nostra popolazione di sopravvissuti al cancro pediatrico, cresce di 4 milioni all'anno. E questo non è un problema di competenza limitato alla cardiologia pediatrica. Basti pensare che tre stati (Montana, South Dakota e Wyoming) non hanno neanche un medico specializzato in medicina di emergenza pediatrica.

Al di fuori degli Stati Uniti, le sfide sono di ordine di grandezza molto maggiore. Alcuni esempi illuminanti:

· In Messico, le cardiopatie congenite (CHD) sono riconosciute come la seconda causa di morte nei bambini sotto i cinque anni di età [2], eppure meno di un terzo dei bambini nati in Messico con CHD ha accesso a qualsiasi trattamento, tanto meno a un cardiologo pediatrico.

· L'India ha solo 300 cardiologi pediatrici per una popolazione di 1,39 miliardi di persone, rispetto ai 3.000 a disposizione della popolazione statunitense che è di 330 milioni di individui. Si tratta di 1/10 del numero di medici per una popolazione 4 volte superiore, una differenza di 40 volte [3]

· In Africa, la polmonite è ancora tra le prime cause di morte [4], non perché non ci siano cure disponibili, ma perché mancano le competenze e le infrastrutture necessarie alla diagnosi. Entro il 2050 l'Africa avrà una popolazione che comprenderà un miliardo di bambini; due bambini su cinque nel mondo nasceranno lì e il loro bisogno di assistenza sanitaria pediatrica aumenterà in modo esponenziale nei prossimi anni.

Le malattie rare non sono facili da diagnosticare

Molto probabilmente, sono in pochi ad aver sentito parlare di displasia corticale focale (FCD), una condizione la cui frequenza si stima in 1 su 2.500 neonati. La FCD può avere un grave impatto sulla vita di coloro che ne soffrono. Un caso esemplificativo è quello di un ragazzo di 12 anni della Florida che ha sofferto di convulsioni ripetute ogni giorno per la maggior parte della sua vita, comprese le ore notturne quando si svegliava urlando in preda alle crisi subentranti. Questo paziente eseguì numerosi esami di risonanza magnetica, ma i suoi medici non furono in grado di riconoscere e diagnosticare la causa sottostante, la FCD. Non avendo ricevuto una diagnosi, questo paziente subì terapie farmacologiche di ogni tipo per anni senza che queste fossero efficaci. Se un'applicazione di intelligenza artificiale addestrata su un grande numero di immagini di risonanza magnetica fosse stata disponibile, questa avrebbe permesso di dare un supporto diagnostico immediato ai medici che lo seguivano e di raggiungere precocemente la diagnosi di FCD. Se questo fosse accaduto sarebbe stato possibile effettuare un intervento chirurgico risolutivo per questa forma di epilessia. E' facile immaginare quanta sofferenza potrebbe essere stata risparmiata al paziente con questa patologia e alla sua famiglia.

In sintesi, i sistemi sanitari di oggi, soprattutto quando si tratta di cure pediatriche, favoriscono i pazienti che hanno la fortuna di trovarsi in un'area geografica dove sono facilmente disponibili risorse sanitarie specialistiche, quello che gli inglesi chiamano "vincere alla lotteria dei codici postali". Di fatto, esiste una grande differenza nell'accesso e nella qualità dell'assistenza sanitaria tra le zone metropolitane e le aree rurali. Non solo, quello che si osserva nei paesi sviluppati, è solo un piccolo esempio di quello che accade nei paesi in via di sviluppo dove le disuguaglianze sono enormemente amplificate. La soluzione per eliminare le disuguaglianze sanitarie non si trova solo nello sviluppo di nuovi programmi educativi per le specialità in medicina. Come suggerisce il dottor Chang insieme ad altri medici, le applicazioni di intelligenza artificiale potrebbero radicalmente cambiare questo scenario distribuendo le competenze cliniche senza limiti di distanza o di tempo. Attraverso questi sistemi, anche i medici senza una formazione specialistica per le malattie rare potrebbero avere accesso immediato a dati globali che consentirebbero loro di orientare una diagnosi difficile risparmiando tempo e probabilmente anche vite umane.

Le applicazioni di intelligenza artificiale per i consumatori come Siri e più recentemente chatGPT hanno già dimostrato l’incredibile progresso che l’intelligenza artificiale ha fatto negli ultimi dieci anni. Come è stato possibile raggiungere questo risultato? Continua a leggere per comprendere Perché le applicazioni di intelligenza artificiale di largo consumo sono progredite così velocemente?

Special thanks to Alberto Tozzi, Head of Predictive and Preventive Medicine Research Unit at Ospedale Pediatrico Bambino Gesù for the translation to Italian. Also, thanks for extensive editing to the English version by Laura Jana, Pediatrician, Social Entrepreneur & Connector of Dots; Leanne West, Chief Engineer of Pediatric Technology at Georgia Tech.