Améliorer le débit de dépistage de la COVID-19 à l’aide des rayons X et de l’IA

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Le professeur Moulay Akhloufi ne s’attendait pas à joindre les efforts contre la COVID-19. Et alors qu’il peut paraître difficile d’imaginer que les rayons X et l’intelligence artificielle puissent aider à lutter contre ce virus qui paralyse le monde, c’est exactement ce que Moulay Akhloufi et son laboratoire d’informatique —PRIME— à l’Université de Moncton souhaitent faire. 

Le professeur Akhloufi et deux de ses étudiants de cycle supérieur, Mohamed Chetoui et Andy Couturier, apprennent à l’IA à reconnaître les symptômes de la COVID-19 sur les rayons X des poumons des patients. Jusqu’ici, les résultats sont prometteurs.

L’acronyme PRIME signifie Perception, Robotique et Intelligent Machines (Machines intelligentes). Le groupe se sert de l’apprentissage profond, la science du développement de machines qui peuvent apprendre par l’exemple. « Elle consiste en divers types d’algorithmes qui forment des réseaux neuraux artificiels », explique Moulay Akhloufi. En termes plus simples, ils se servent des mathématiques pour imiter le cerveau humain. Les applications sont aussi variées que la modélisation des feux de forêt et la navigation autonome des drones.

« Nous prenons des données représentant une catégorie en particulier et apprenons au réseau à les différencier », explique-t-il. En montrant à la machine des images de poumons qui sont en bonne santé ou qui sont atteints soit de pneumonie soit de la COVID-19, celle-ci améliore graduellement sa capacité à les distinguer.

Au moment où la pandémie a frappé le Canada, l’équipe du professeur Akhloufi n’a pas été trop touchée. « Nous travaillons en informatique, affirme-t-il. Nous nous sommes vite adaptés au télétravail. » La puissance informatique à distance d’ACENET et de Calcul Canada a pris en charge les calculs complexes. C’était comme si rien n’avait changé.

Mohamed Chetoui, qui finissait sa maîtrise, a alors eu l’idée d’adapter son projet à ce nouveau coronavirus. Il a développé des algorithmes pour reconnaître et attribuer des indices de gravité à la rétinopathie diabétique, une complication du diabète causant des dommages aux vaisseaux sanguins de la rétine de l’oeil. Une permutation vers la COVID-19 semblait faisable.

Vers la mi-février, les systèmes de santé de l’Espagne et de l’Italie étaient surchargés; le matériel requis pour les tests diagnostiques commençait à manquer. Les radiologues ont commencé à utiliser les rayons X, les tomodensitogrammes et les échographies des poumons des patients pour poser des diagnostics plus rapidement et diffuser les images.

À l’aide de ce premier lot d’images ainsi que d’autres issues de recherches chinoises, l’équipe a créé deux algorithmes. L’un fournit la probabilité d’infection et l’autre, une carte de densité des zones touchées. Vers la fin de mars, ils ont mis sur pied un site Web qui permet aux professionnels de la santé de téléverser leurs rayons X et d’obtenir des résultats.

« Lorsque l’Institut du Savoir Montfort s’est joint à nous, le projet a pris une tout autre ampleur, a ajouté Moulay Akhloufi. L’institut de recherche de l’Hôpital d’Ottawa leur a fourni plus d’images afin d’améliorer l’outil. Le professeur Akhloufi affirme que les prédictions sur un ensemble de plus de 5 000 images atteignent désormais un niveau d’exactitude de près de 98 pour cent et ne pourront que s’améliorer avec davantage de données. 

Parce que la plupart des images proviennent de patients présentant des symptômes, il est trop tôt pour savoir si l’IA sera aussi efficace pour les personnes asymptomatiques. Bien qu’une équipe de l’UC San Diego Health ait détecté un cas en se servant d’une technique similaire, ils auront besoin de données plus ciblées pour s’assurer qu’il ne s’agissait pas que d’un chanceux hasard.

Le professeur Moulay Akhloufi de l’Université de Moncton contribuera à améliorer le débit de dépistage de la COVID-19 en offrant aux radiologues et aux autres professionnels de la santé un outil rapide et fiable pour éclairer leurs diagnostics. « Le but n’est pas de remplacer les radiologues, précise-t-il. Quand il s’agit de ma santé, je préfère parler à un autre être humain. »

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