Pneumologi și sisteme AI colaborează la screeningul tuberculozei în România25 min read

Tuberculoza, supranumită în secolul XIX «boala romantică», poate fi astăzi diagnosticată în doar câteva minute cu ajutorul inteligenței artificiale. România, aflată pe primul loc în Europa la numărul de infectări, adoptă soluții moderne, iar multe dintre ele sunt dezvoltate local.”

Tuberculoza rămâne una dintre primele zece cauze de deces la nivel mondial, iar România este considerată o zonă prioritară în programele Organizației Mondiale a Sănătății (OMS). În 2020, țara noastră concentra 23% din totalul cazurilor raportate în Uniunea Europeană. Situația s-a ameliorat în ultimii cinci ani – de la 64 de cazuri la suta de mii de locuitori în 2020 la 44,3 în 2025 –, însă poziția de lider pe continent la numărul de infectări persistă.

Strategia Națională pentru Controlul Tuberculozei 2022–2030 stabilește obiective clare, aliniate cu Planul Global de Eradicare a Tuberculozei (Global Plan to End TB) și elaborate împreună cu OMS. Până în prezent, țintele intermediare au fost atinse, iar numărul cazurilor s-a redus la jumătate față de 2015. Până în 2035, planul vizează o scădere cu 95% a deceselor și cu 90% a îmbolnăvirilor, raportat la nivelul anului 2015, când a debutat programul. În sprijinul acestor obiective, medicina din România utilizează metode moderne, inclusiv teste și analize asistate de inteligența artificială.

Bacilul lui Koch, oftica și moartea albă

Părintele bacteriologiei medicale, germanul Robert Koch, a pus în evidență în 1882 bacteria responsabilă de această boală: Mycobacterium tuberculosis, cunoscut mai simplu ca „bacilul lui Koch”. În activitatea lui, Koch a evidențiat și bacilul antraxului (1876), iar descoperirile sale au înființat, practic, bacteriologia ca ramură a medicinei, pentru care a primit Nobelul în 1905. 

Mediul de cultură pentru aceste bacterii, alcătuit din plăci subțiri de sticlă, peste care se aplică un strat subțire de agar (o gelatină alimentară, obținută din alge), a fost de asemenea o inovație a lui Koch, pe care asistentul său, Julius Richard Petri, a perfecționat-o, sub forma vaselor Petri.// Vezi mai multe pe wikipedia.org //

Istoria tuberculozei este milenară – au fost descoperite chiar și mumii egiptene, cu rămășițe care purtau sechele tuberculare. Deși începe în plămâni, boala poate avansa încât să afecteze și alte organe, în care formează granuloame sau tuberculi, de unde și denumirea patologiei. Surprinzător, în jurul secolului XIX, tuberculoza era numită „boala romantică”, datorită unei credințe false că stimulează creativitatea. 

Febra ușoară provocată în formele nu foarte grave, însoțită de toxemie// Toxicitatea crescută a sângelui, datorată răspândirii infecției // erau asociate cu experiențe similare utilizării substanțelor halucinogene. Mari artiști ai istoriei fie au fost infectați cu bacilul, fie au trăit și au lucrat printre tuberculoși, astfel că boala apare, direct sau indirect, în opere literare și muzicale sau picturi, de exemplu la Anton Cehov, Thomas Mann, Edvard Munch, sau Giuseppe Verdi.

În România ultimelor câteva secole, tuberculoza s-a mai numit oftică – de la grecescul ektikos, care înseamnă ceva care trenează, aproape cronic, cu referire la simptomele persistente de febră și tuse. Alt sinonim este ftizie: tot din greacă, fthisis, ceva care se pierde, se deteriorează.// De unde și consumption, în engleză, un alt cuvânt popular pentru această boală. //

Într-un articol din Scena9,// „Cum mor scriitorii români?”, scena9.ro // criticul literar Mihai Iovănel prezintă cartea Cum mor scriitorii români, a lui Aurel Sasu, care-i menționează pe Nicolae Bălcescu, Panait Cernea, Iulia Hasdeu, Alecu Russo printre victimele bolii, iar un alt suferind binecunoscut a fost poetul George Bacovia, care a și descris peisaje sumbre și „parcuri mâncate de ftizie”. Un alt poet, George Topârceanu, îi dedică o lungă poezie, cu titlul Bacilul lui Koch, pe care o recită la Iași, în 1928, la Conferința Societății pentru Profilaxia Tuberculozei.

De-a lungul timpului, forma de transmitere simplă, aerobă,// Prin microparticule din expirația, tusea, strănutul sau vorbitul unei persoane infectate. // precum și numărul foarte mare de cazuri la nivel global au făcut ca tuberculoza să fie cunoscută ca „moartea albă”, după culoarea tuberculilor dezvoltați în plămâni și alte organe (în paralel cu ciuma bubonică sau „moartea neagră”). 

Protejarea se face păstrarea distanței, purtarea măștii și igiena strictă, măsuri greu de implementat în zone sărace sau suprapopulate, așa că multă vreme, tuberculoza a purtat și un stigmat social: despre cei infectați se credea că nu se îngrijesc și, fiind contagioși, li se interzic diverse drepturi. Chiar în zilele noastre, în Ghana, de exemplu, tuberculoșii nu pot participa la evenimente publice.

Cum triezi 90.000 pacienți cu ajutorul AI?

Aproximativ 85% din cazurile de tuberculoză se vindecă, potrivit doctorului Cristina Popa,// „Tuberculoza se vindecă”, screeningtb.ro // pneumolog în programul Screening TB, proiect european de educație, incluziune socială și screening al tuberculozei. În cadrul acestor investigații, testarea se face ușor și rapid, prin radiografie toracică (CXR), iar cercetătorii au la dispoziție tehnologii avansate, printre care inteligența artificială.

Doctorul Alexandru Stoichiță, de la Institutul de Pneumoftiziologie Marius Nasta din București, mi-a spus mai multe despre avantajele și limitările screeningului asistat de AI pentru depistarea tuberculozei în radiografiile toracice. Dr. Stoichiță este coautorul unui studiu din februarie 2025,// „Artificial intelligence: a useful tool in active tuberculosis screening among vulnerable groups in Romania – advantages and limitations”, frontiersin.org // care tratează exact această problemă, cu participanți din categorii vulnerabile: persoane fără adăpost, alcoolici, consumatori de droguri, deținuți sau persoane defavorizate din mediul rural. 

Între noiembrie 2019 și octombrie 2023, au fost testate prin programul național de screening 92.368 de persoane, dintre care 404 au fost selectate pentru studiu: jumătate infectați și jumătate au alcătuit grupul de control.

Procedura a fost simplă: radiografiile pacienților s-au introdus într-un program dotat cu inteligență artificială, care acordă un scor procentual de anomalie. Practic, AI-ul sortează radiografiile, ușurând munca medicilor, așa încât specialiștii analizează și, eventual, testează suplimentar doar pacienții cu un anumit scor de anomalie. Pe baza altor studii anterioare, dacă scorul de anomalie depășea 40%, atunci se aplicau teste suplimentare. Standardul în domeniu este testul GeneXpert MTB/RIF, care identifică bacilul tuberculozei (MTB, Mycobacterium Tuberculosis), precum și rezistența lui la antibioticul uzual, rifampicină (RIF). 

Pe lângă precizia maximă, testul GeneXpert este și mai puțin invaziv decât CXR, întrucât analizează expectorația (sputa) pacientului, fiind folosit și în detectarea virusului SARS-CoV2. Dar „implică și costuri mai ridicate per pacient și durează în medie 1-2 ore pentru procesare, necesitând infrastructură de laborator. CXR este rapidă, accesibilă și cu cost redus per pacient, fiind potrivită pentru triajul în masă, în special în programele de active case finding. Nu confirmă diagnosticul, dar identifică persoanele cu leziuni suspecte, care trebuie testate suplimentar.”, explică dr. Stoichiță.

Ca investigație în depistarea tuberculozei, se mai folosește tomografia computerizată (CT), însă și aceasta necesită aparatură specializată, improprie pentru screening.

De aceea, analiza automată (asistată de calculator) a radiografiilor toracice, urmată de investigațiile suplimentare (cu GeneXpert) asupra cazurilor suspecte alcătuiește combinația optimă, din punct de vedere logistic și economic mai ales în programele de screening, unde numărul de pacienți este foarte mare, iar gradul de infectare nu se așteaptă a fi ridicat. În plus, pe lângă fezabilitate și eficiență economică, dr. Stoichiță adaugă și că o motivație suplimentară a metodologiei din studiul echipei sale a fost chiar susținerea integrării inteligenței artificiale, care „crește acuratețea interpretării, reduce variabilitatea între cititori [ai radiografiilor] și scade riscul de a rata cazuri active, mai ales în zone cu deficit de radiologi.”

Sistemul AI folosit în studiul echipei dr. Stoichiță este Rayscape, un startup românesc// „Startup-ul medical românesc XVision își schimbă numele”, startupcafe.ro // care a evoluat rapid și a ajuns să fie folosit în mai multe sisteme medicale din lume.

În astfel de studii statistice, se folosesc de obicei trei indicatori de performanță:

• Sensibilitatea, care arată procentul de rezultate real pozitive. De exemplu, o sensibilitate de 75% înseamnă că trei sferturi din cazurile marcate ca pozitive (persoane infectate, în cazul acesta) au fost confirmate, iar restul de 25% s-au dovedit negative la testarea suplimentară.
• Specificitatea: procentul de rezultate real negative. 75% specificitate înseamnă că trei sferturi din cele marcate negativ s-au confirmat astfel, în timp ce 25% au fost fals negative (marcate negativ, deși erau pozitive).
• Acuratețea, care măsoară în ansamblu, cât de des corespunde testul realității. O acuratețe de 75% înseamnă că în trei cazuri din patru, răspunsul dat de studiu (fie pozitiv, fie negativ) este cel real, confirmat cu alte metode.

În programe de screening, cel mai important indicator este sensibilitatea, pentru că astfel de analize sunt profilactice. De aceea, se pornește de la premisa că pacientul este sănătos, spre deosebire de o consultație din spital, unde pacientul se prezintă, de obicei, dacă are deja suspiciuni de boală.

Rezultatele studiului CXR + Rayscape au produs o sensibilitate de 87,1%, o specificitate de 91,6% și o acuratețe de 89,1%. În articol, echipa mai analizează dacă pragul de 40% scor de anomalie este satisfăcător, adică dacă modificarea lui îmbunătățește performanța sistemului, răspunsul fiind negativ.

În ce privește limitările și perspectiva acestor metode, dr. Stoichiță comentează: „Una dintre limitările actuale ale AI-ului în analiza automată a radiografiilor toracice este capacitatea redusă de a diferenția între leziuni pulmonare reziduale (cicatrici fibroase, calcificări, sechele post-TB) și leziuni active produse de infecția tuberculoasă în evoluție. Această limitare apare deoarece algoritmii sunt antrenați pe seturi de date imagistice care pot conține atât cazuri active, cât și sechele, dar fără o corelare sistematică cu date bacteriologice sau clinice. 

Astfel, scorul AI poate fi ridicat și în absența bacilului activ, ceea ce duce la false pozitive. Pentru a depăși această problemă, în practica noastră corelăm scorul AI cu testarea moleculară (GeneXpert) și cu evaluarea clinică, iar în viitor îmbunătățirea algoritmilor prin integrarea datelor multimodale (imagistic + microbiologic + clinic) ar putea crește specificitatea.”

Vedere artificială și bronhoscopie

Studiul discutat nu este singura aplicație modernă a inteligenței artificiale în ce privește tuberculoza. Un alt articol din 2022// „A New Artificial Intelligence-Based Method for Identifying Mycobacterium Tuberculosis in Ziehl–Neelsen Stain on Tissue”, mdpi.com // folosește vederea artificială pentru analiza automată a unui test de spută, cu ajutorul modelelor de la startup-ul românesc Zaya AI.// Mai multe detalii pe zaya.ai // Metoda se numește colorația Ziehl-Neelsen (ZN), descoperită spre finalul secolului al XIX-lea, care se bazează pe faptul că bacilul tuberculozei este rezistent la mediu acid. De aceea, proba este plasată pe o lamelă ca de microscop, pe care se aplică soluții chimice și coloranți ce vor evidenția prezența bacilului.

Spre deosebire de radiografiile toracice, teste de spută ca acestea sunt mai ușor de aplicat și nedăunătoare.// Radiografiile nu se recomandă copiilor și gravidelor, de exemplu. // Dar costurile sunt simțitor mai mari, căci lamelele trebuie scanate la rezoluție înaltă, înainte de a fi introduse în programul de analiză, în vreme ce radiografiile nu se bazează pe o rezoluție atât de ridicată. În același timp, dacă proba nu este suficient de subțire încât să poată fi studiată de un scanner 2D, apar erori, întrucât modelul nu este antrenat 3D. 

Chiar și așa, studiul ZN + Zaya a produs o acuratețe de 93,42%, la o specificitate de 86,84% și o sensibilitate de 100%. Totuși, infrastructura necesară nu e nici pe departe la fel de potrivită pentru programe de screening. Testele s-au bazat pe doar 1309 probe, fiindcă echipamentul de scanare la rezoluție potrivită are costuri în zona zecilor de mii de euro, iar procesul durează mult mai mult decât radiografierea, urmată de analiza automată.

Dr. Stoichiță mai dă și alte exemple de inteligență artificială în investigațiile aparatului respirator, cu impact în diagnosticarea tuberculozei și nu numai. Acesta spune că, în bronhoscopie, inteligența artificială  are deja aplicații emergente și potențial major:

• Vedere artificială în timp real: algoritmii analizează fluxul video live și pot evidenția imediat zone suspecte (leziuni endobronșice incipiente, mucoasă inflamată, sau stenoză [îngustare a căilor respiratorii, n.m.]).
• Navigație bronhoscopică asistată de AI: ghidarea către leziuni periferice pe baza integrării imaginilor CT și a hărților bronșice generate algoritmic.
• Caracterizare automată a leziunilor, pe baza tiparelor vizuale și a texturii mucoasei (de exemplu, malign vs. benign).
• Integrare cu biopsia ghidată AI, pentru recomandarea în timp real a locului optim de recoltare, reducând rata biopsiilor neconcludente.”

Medicul vorbește și de colaborări academice și proiecte didactice, precum cel dezvoltat în parteneriat cu Universitatea de Știință și Tehnologie „Politehnica” București, prin opționalul „Metode inovatoare în medicină”. „Eu susțin un modul dedicat rolului inteligenței artificiale în pneumologie, unde le prezint studenților utilizarea AI în interpretarea imagisticii toracice (CXR, CT), algoritmi de analiză în timp real în bronhoscopie și aplicații AI în predicția evoluției bolilor respiratorii și în stratificarea riscului.”

Imagistul AI stagiar

Toate aceste soluții moderne pentru screeningul și depistarea unei boli de mare impact în țara noastră urmăresc nu doar alinierea la obiectivele inițiativelor de tip End TB, ci și eficientizarea diagnosticului, din punct de vedere științific și economic. Pentru creșterea acurateții, este necesară antrenarea explicită a sistemelor de inteligență artificială pe un volum mare de cazuri dificile sau atipice – de exemplu, pentru diferențierea între leziuni pulmonare active și sechele –, iar primii pași au fost făcuți. La fel de important este și faptul că țara noastră, în situația deloc liniștitoare de fruntaș al Europei la cazuri de tuberculoză, are inițiative și proiecte aliniate la tehnologiile prezentului, precum Rayscape și Zaya, dezvoltate local și cu impact internațional.

Raportul// „Strategia Națională pentru Controlul Tuberculozei în România – 2022-2030”, sgg.gov.ro // care conține Strategia Națională pentru Controlul Tuberculozei în România 2022-2030 nu prevede metode specifice de screening, investigație sau tratament care să folosească inteligența artificială, dar digitalizarea și, mai general, domeniul e-sănătății, se află printre recomandări. 

Studii și proiecte didactice și de cercetare precum cele discutate aici argumentează suplimentar că sistemele de inteligență artificială, dezvoltate și antrenate specific și suficient cantitativ „pot reduce dependența de experiența individuală și pot standardiza evaluarea, mai ales în centre cu volum mare de pacienți”, concluzionează dr. Stoichiță.