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Innovación

Laboratorio israelí usa matemática aplicada para procesar pruebas de coronavirus cuatro veces más rápido

Agencia AJN.- El Centro Médico Soroka introduce un método que eliminará la segunda etapa de búsqueda de muestras positivas, cuadruplicando la velocidad sin nuevos equipos, con la esperanza de exportar la solución al extranjero.

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Agencia AJN.- Los científicos israelíes revolucionarán esta semana los protocolos de pruebas en el laboratorio de un hospital, con un cambio que, según ellos, puede cuadruplicar instantáneamente la capacidad de casi cualquier instalación de detección de coronavirus en el mundo.

El miércoles o jueves, el laboratorio del Centro Médico Soroka en Beersheba dejará de comprobar las muestras individualmente, según el inmunólogo Tomer Hertz.

En su lugar, introducirá su nuevo método, el cual verá las pruebas procesadas en lotes, eliminando al mismo tiempo la torpeza que ha hecho de la llamada «agrupación» de pruebas una opción relativamente poco atractiva hasta ahora. «Nuestro método es probablemente la única forma de ofrecer el tipo de pruebas masivas que los países están buscando actualmente para controlar los brotes», dijo Hertz, profesor de la Universidad Ben-Gurion del Negev y parte del equipo que está detrás del nuevo enfoque.

El cambio no está impulsado por una innovación médica o tecnológica, sino más bien por algunas matemáticas aplicadas. Los laboratorios utilizarán sólo computadoras normales y máquinas ampliamente disponibles para implementar el «pooling», sistema de verificación de varias pruebas al mismo tiempo.

El Ministerio de Salud ha aprobado el método construido a partir de estas matemáticas y ha adjudicado a la nueva empresa de Hertz, Poold Diagnostics, un contrato para desplegarlo en Soroka, con la posibilidad de extenderlo a más instalaciones de pruebas.

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Un «pooling» de pruebas.

Actualmente, son pocos los laboratorios que «agrupan» muestras. Los que lo hacen, combinan el ARN de varias personas y lo prueban como si fuera una sola muestra. Luego, si se detecta un resultado positivo en el lote, se vuelve a analizar cada muestra individual para ver cuál generó el resultado positivo.

El método de Hertz elimina este enfoque de dos etapas, diciendo a los trabajadores del laboratorio exactamente quién es positivo de la prueba «combinada» inicial.

Es la idea del biólogo computacional de la Universidad Abierta, Noam Shental, o en cierto modo, su madre. En marzo le recordó durante un almuerzo familiar que hace una década él había desarrollado un método conjunto para analizar el sorgo, una planta con flores de la familia de las gramíneas, para detectar un desorden genético, y le instó a que volviera a utilizar la investigación para el coronavirus en los seres humanos.

Shental comenzó a pensar en las matemáticas en el camino a casa, y rápidamente consiguió que Hertz y otro profesor de Ben-Gurion, Angel Porgador, se unieran para hacer exactamente lo que su madre había dicho.

La base de su método es que se preparan una serie de «piscinas» en un laboratorio a la vez, y el ARN de cada muestra se añade a varias de ellas, a menudo alrededor de nueve. «Lo que sucede entonces es que ‘leemos’ las piscinas», dijo Hertz. «Esto significa que miramos el patrón de cuáles piscinas mostraron resultados positivos, lo que nos dice exactamente quién es positivo.

«A diferencia de las pruebas regulares de las piscinas, no hay necesidad de reexaminar las muestras de las piscinas que dieron positivo para determinar exactamente quién es positivo. Ya lo sabemos».

Recopilan esta información interpretando el patrón preciso de resultados positivos, visto a través de las diferentes piscinas, usando una versión modificada de la fórmula matemática que Shental desarrolló para el sorgo. Codificaron las matemáticas en un algoritmo que se ejecuta a través de un ordenador.

Los trabajadores del laboratorio de Soroka continuarán haciendo pruebas exactamente como lo han hecho hasta ahora, con el mismo tamaño de tubos de ensayo y las mismas máquinas, dijo Hertz. Proyecta que la introducción de su método en el laboratorio de Soroka cuadruplicará la capacidad actual de 2.000 muestras al día con un aumento mínimo del personal y prácticamente ningún aumento de los materiales necesarios.

«Dado que Eslovaquia gestionó un brote en los últimos días realizando pruebas a millones de personas, en gran parte del mundo se habla de la necesidad de una gran capacidad de pruebas, y este método puede aumentar rápidamente la capacidad», dijo Hertz. «También reduce significativamente el costo por prueba realizada».

Ahora, el equipo de Poold Diagnostics está ansioso por proporcionarlo a nivel internacional.

Sin embargo, hay un inconveniente que puede frenarla en países con un fuerte énfasis en el rastreo de contactos, incluso si los niveles de contagio están disminuyendo. Hertz admite que se pierde cierta sensibilidad, lo que significa que las muestras que indican débilmente la presencia del coronavirus pueden no dar positivo.

«Realmente se están perdiendo los débiles positivos, personas que a menudo están por encima de la enfermedad», dijo, añadiendo que es «improbable» que sean personas que todavía estén propagando el virus. Piensa que los beneficios de aumentar la capacidad de prueba superan la pérdida de algunas oportunidades de rastrear contactos, pero reconoce que algunos profesionales de la salud no estarán de acuerdo.

«Es tomar las matemáticas e implementarlas en un proyecto de ciencia aplicada, no inventar la tecnología», dijo. «Tuvimos la prueba de concepto después de una semana, lo que nos permitió mostrar que es factible, pero la distancia de lograrlo para formar una empresa y obtener la aprobación del Ministerio de Salud tomó muchos meses», sostuvo.

Innovación

Científicos israelíes desarrollan tratamiento experimental que mejora la supervivencia en casos de hemorragias graves

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Agencia AJN.- Un nuevo tratamiento desarrollado por investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem en conjunto con el Cuerpo Médico de las Fuerzas de Defensa de Israel (FDI) podría transformar por completo la atención médica de emergencia en situaciones de trauma severo, tanto en el ámbito militar como civil.

La investigación, publicada recientemente en la revista Scientific Reports, demostró que la activación de una proteína específica —conocida como PKC-ε (Proteína Quinasa C épsilon)— después del inicio de una hemorragia masiva puede triplicar las tasas de supervivencia.

El estudio, liderado por los doctores Ariel Furer y Maya Simchoni del Instituto de Investigación en Medicina Militar (proyecto conjunto entre la Universidad Hebrea y el Cuerpo Médico de las FDI), simuló un shock hemorrágico extrayendo el 35% del volumen sanguíneo de modelos animales. Al aplicar el tratamiento apenas cinco minutos después del inicio de la hemorragia, la supervivencia saltó de un 25% a un 73%.

La clave del tratamiento es que ayuda a estabilizar las funciones cardiovasculares: mantiene la presión arterial, el ritmo cardíaco y la capacidad del corazón para bombear sangre. Además, se observó una mejora en la función mitocondrial del tejido cardíaco, es decir, ayuda a que las células generen energía suficiente para resistir el daño y mantener los órganos funcionando.

“Las hemorragias masivas siguen siendo uno de los mayores desafíos en la medicina de emergencia, tanto en el campo de batalla como en accidentes civiles”, explicó Furer. “Este avance abre una nueva puerta para tratamientos que podrían cambiar radicalmente las tasas de supervivencia en situaciones críticas.”

Actualmente, el tratamiento estándar para este tipo de emergencias es la reposición de fluidos, pero este método muchas veces genera complicaciones adicionales y daños en los tejidos. El enfoque israelí con PKC-ε parece no sólo estabilizar al paciente, sino además proteger los órganos contra ese tipo de daño secundario.

A pesar de los resultados alentadores, los investigadores subrayaron que es necesario avanzar hacia ensayos clínicos para confirmar su efectividad en humanos. Sin embargo, el potencial es enorme, sobre todo para el uso por parte de equipos de primeros auxilios y médicos en zonas de combate o en escenarios de catástrofes.

Con este desarrollo, Israel vuelve a posicionarse a la vanguardia de la medicina de emergencia, aportando conocimiento y soluciones que podrían salvar miles de vidas en todo el mundo.

Fuente: Israel21.

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Ciencia

Científicos israelíes: Modelos generales de inteligencia artificial son mejores que los específicos para médicos para diagnosticar casos complejos

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Agencia AJN.- Un equipo de investigadores de la Universidad Ben-Gurión del Néguev ha desarrollado una nueva base de datos para evaluar la capacidad de los modelos de propósito general de inteligencia artificial (IA) para diagnosticar casos médicos complejos, según The Press Service of Israel (TPS-IL).

Sus hallazgos, presentados ante la Asociación para el Avance de la Inteligencia Artificial en Filadelfia, sugieren que modelos como el GPT-4o podrían ser más efectivos que los diseñados específicamente para la medicina.

Tradicionalmente, los modelos de propósito general de IA se han probado en casos médicos más simples, como preguntas de exámenes o enfermedades comunes, pero no en los casos complejos del mundo real que los médicos suelen enfrentar. Para subsanar esa deficiencia, los investigadores crearon una base de datos de 3.562 informes de casos médicos del BMC Journal of Medical Case Reports, que incluye descripciones detalladas de casos médicos inusuales y sus diagnósticos. Los casos se presentaron mediante preguntas abiertas y de opción múltiple, simulando escenarios de diagnóstico reales.

Los resultados fueron sorprendentes: GPT-4o superó a modelos médicos como Meditron-70B y MedLM-Large en el diagnóstico de esos casos complejos. GPT-4o logró una precisión del 87,9% en preguntas de opción múltiple y del 76,4% en preguntas abiertas, superando a los especializados.

“Nos sorprendió ver que los modelos generales, como GPT-4o, tuvieran un mejor rendimiento que los adaptados para la medicina. Mostramos que los modelos de lenguaje de gran tamaño pueden utilizarse para diagnosticar casos médicos complejos”, afirmó Ofir Ben-Shoham, uno de los investigadores.

La base de datos CUPCase que creó el equipo podría convertirse en una herramienta valiosa para probar nuevos modelos de IA en el futuro. Está abierta al público y puede ampliarse con casos adicionales a medida que se desarrollen nuevos modelos.

“El objetivo era crear un sistema que pudiera evaluar la eficacia de los modelos lingüísticos para diagnosticar casos complejos del mundo real, no solo los comunes”, afirmó el estudiante de doctorado Uriel Peretz.

El doctor Nadav Rapoport, otro miembro del equipo de investigación, explicó que diagnosticar casos complejos puede ser un proceso largo e incierto, lo que genera retrasos y mayores costos para los pacientes. La base de datos CUPCase, al proporcionar casos reales detallados, puede ayudar a acelerar ese proceso y mejorar la atención del paciente.

La investigación tiene diversas aplicaciones prácticas en el ámbito sanitario, principalmente al mejorar la velocidad y precisión de los diagnósticos médicos.

Modelos de IA como GPT-4o podrían ayudar a los médicos a diagnosticar casos médicos complejos con mayor rapidez, reduciendo los retrasos en el diagnóstico y mejorando los resultados de los pacientes.

La base de datos CUPCase, que incluye una colección de casos del mundo real, puede servir como una valiosa herramienta de apoyo a la toma de decisiones clínicas, ayudando a los médicos a tomar decisiones más precisas, especialmente en casos difíciles o poco frecuentes.

Además, el modelo de IA podría facilitar la formación de profesionales médicos, ofreciendo un recurso interactivo para el aprendizaje de procesos diagnósticos complejos.

Las herramientas basadas en IA también podrían ampliar el acceso a apoyo diagnóstico de expertos en zonas desatendidas, donde los especialistas pueden ser limitados. En entornos de cuidados críticos, los modelos de IA podrían proporcionar asistencia diagnóstica en tiempo real.

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