Để chữa trị cho những người nghi mắc COVID-19, điều đầu tiên là phải xác định họ có thực sự nhiễm virus SARS-CoV-2 hay không. Tại Anh, điều này là hoàn toàn dễ dàng khi nước này có các biện pháp chẩn đoán hiệu quả và phổ biến rộng rãi ngay từ giai đoạn đầu của đại dịch, tạo điều kiện cho việc chữa trị và chăm sóc kịp thời các bệnh nhân, từ đó giúp cứu sống được nhiều người.
Công nghệ chính để xác định một người mắc COVID-19 là xét nghiệm phản ứng chuỗi polymerase PCR. Quá trình này có thể phát hiện ADN của virus SARS-CoV-2 có hiện diện trong mẫu bệnh phẩm của bệnh nhân hay không. Mẫu bệnh phẩm này thường được lấy từ dịch họng hoặc dịch mũi. Quá trình xét nghiệm thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, việc có đủ nguồn lực thực hiện xét nghiệm ở quy mô lớn thực sự là một thách thức. Các nước thu nhập cao có thể mạnh tay đầu tư mở rộng quy mô xét nghiệm, song tại những quốc gia có thu nhập thấp hoặc trung bình như Pakistan, Sri Lanka, Ấn Độ và nhiều nước châu Phi, các nhân viên y tế không thể thực hiện lượng lớn xét nghiệm COVID-19 do thiếu nguồn lực. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng tại các vùng xa xôi hẻo lánh.
Hơn thế nữa, xét nghiệm PCR không hề nhanh. Quá trình này thường mất khoảng 2 giờ, thậm chí nhiều thời gian hơn để đưa mẫu bệnh phẩm tới phòng thí nghiệm phù hợp. Trong nhiều trường hợp, việc xác nhận một người có nhiễm virus hay không cần phải nhanh hơn thế, đặc biệt là những bệnh nhân mắc COVID-19 nghiêm trọng cần được chữa trị ngay lập tức. Việc chẩn đoán nhanh chính là yếu tố mang tính quyết định.
Do đó, nhóm nghiên cứu của các trường Đại học Tây Scotland và Đại học Durham đã tìm tòi các phương pháp nhanh chóng và có thể thay thế cho PCR, sử dụng những thiết bị sẵn có tại bệnh viện, đặc biệt là các máy móc tại khoa X-quang. Công nghệ chụp ảnh lồng ngực như chụp cắt lớp vi tính (CT) hay X-quang có thể giúp các bác sĩ phân tích, tìm kiếm dấu vết bằng hình ảnh của COVID-19. Các cuộc điều tra vào đầu đại dịch cho thấy những bất thường thể hiện qua ảnh chụp X-quang lồng ngực bệnh nhân nhiễm virus. Trên cơ sở đó, Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã khuyến nghị sử dụng công nghệ chụp X-quang để chẩn đoán mắc COVID-19 khi không có xét nghiệm PCR, đặc biệt là với những bệnh nhân nặng.
Tuy nhiên, công tác chụp chiếu cũng đòi hỏi nguồn lực nhất định. Việc chẩn đoán qua ảnh chụp X-quang và ảnh chụp cắt lớp CT đòi hỏi các bác sĩ phải phân tích hình ảnh kỹ lưỡng bởi các dấu hiệu mắc COVID-19 rất khó phát hiện. Do đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chương trình trí tuệ nhân tạo để thực hiện, đẩy nhanh quá trình chẩn đoán, hỗ trợ cho các bác sĩ. Chương trình này dựa trên một thuật toán thường được dùng để nhận dạng và phân tích hình ảnh. Những thuật toán như vậy có thể lọc ra các điểm nổi bật trong ảnh và xếp loại hình ảnh theo các điểm tương đồng và khác biệt.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành huấn luyện và thử nghiệm một số thuật toán khác nhau, sử dụng dữ liệu gồm khoảng 3.000 ảnh chụp X-quang. Số dữ liệu này trộn lẫn cả ảnh của người mắc COVID-19, người khỏe mạnh và người bị viêm phổi do virus. Trong quá trình xây dựng chương trình, họ cũng nâng cấp các thuật toán để có thể phát hiện tốt hơn các điểm khác biệt giữa các ảnh chụp X-quang. Qua thời gian, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một thuật toán có hiệu quả vượt trội. 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, đem lại kết quả chính xác tới 98,04%.
Từ kết quả này, họ đã phát triển một ứng dụng có thể chạy chương trình bên ngoài phòng thí nghiệm. Ứng dụng này không cần nhiều bộ nhớ trong máy tính hoặc điện để vận hành, có thể được cài đặt trên các máy tính cá nhân hay máy tính xách tay bình thường. Ứng dụng này cũng được thiết kế mà không cần thêm bất kỳ thiết bị nào hỗ trợ. Người dùng chỉ cần tải ảnh chụp X-quang lên ứng dụng qua USB hoặc trang web, tiếp đó thuật toán sẽ tự động phân tích hình ảnh và trả lại kết quả xác nhận xem họ có mắc COVID-19 hay không.
Mặc dù ứng dụng này sẽ không thay thế được hoàn toàn cho xét nghiệm PCR, song phương pháp này sẽ rất hữu ích tại các khoa cấp cứu nơi thường tiếp nhận các bệnh nhân nặng. Ứng dụng sẽ cho phép nhanh chóng chụp ảnh X-quang lồng ngực và phân tích hình ảnh. Nếu bệnh nhân mắc COVID-19, họ sẽ được điều trị ngay lập tức thay vì đợi kết quả của phòng thí nghiệm. Biện pháp này sẽ giúp rút ngắn thời gian đưa bệnh nhân tới khoa điều trị phù hợp, giảm tải cho khoa cấp cứu. Bên cạnh đó, ứng dụng cũng rất hiệu quả trong việc chẩn đoán các ca mắc COVID-19 tại các nước thu nhập thấp và những vùng xa xôi, vốn không có công nghệ PCR. Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ thử nghiệm công nghệ mới tại Pakistan, trong khuôn khổ dự án SAFE RH do Liên minh châu Âu tài trợ, để đánh giá mức độ hiệu quả trên thực tế.
Nghiên cứu đã được đăng trên chuyên trang nghiên cứu y khoa medicaldaily.com.
Đặng Ánh
