Η ΑΙ Αποκαλύπτει Κρυφές Καρδιακές Απειλές με ένα Απλό Τεστ!
Ένα απλό, χαμηλού κόστους καρδιολογικό τεστ ίσως βρίσκεται στα πρόθυρα μιας μετασχηματιστικής αναβάθμισης χάρη στην τεχνητή νοημοσύνη.
Με τις εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη (AI), μια κοινή και οικονομικά προσιτή εξέταση που χρησιμοποιείται σε πολλά ιατρεία θα μπορούσε σύντομα να βοηθήσει στην αποκάλυψη κρυφών καρδιακών παθήσεων. Η δομική καρδιακή νόσος, η οποία περιλαμβάνει προβλήματα όπως βαλβιδικές δυσλειτουργίες και συγγενείς ανωμαλίες που παρεμβαίνουν στον τρόπο λειτουργίας της καρδιάς, επηρεάζει εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Δυστυχώς, επειδή δεν υπάρχει οικονομικά αποδοτική μέθοδος διαγνωστικού ελέγχου (screening), αυτές οι παθήσεις συχνά παραμένουν απαρατήρητες μέχρι να αρχίσουν να προκαλούν σοβαρές βλάβες. «Έχουμε κολονοσκοπήσεις, έχουμε μαστογραφίες, αλλά δεν έχουμε αντίστοιχα εργαλεία για τις περισσότερες μορφές καρδιακής νόσου», δηλώνει ο Pierre Elias, επίκουρος καθηγητής ιατρικής και βιοϊατρικής πληροφορικής στην Ιατρική Σχολή Vagelos του Πανεπιστημίου Columbia και Ιατρικός Διευθυντής Τεχνητής Νοημοσύνης στο NewYork-Presbyterian. Για να καλύψει αυτό το κενό, ο Elias και μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Columbia και το NewYork-Presbyterian δημιούργησαν ένα εργαλείο βασισμένο στην Τεχνητή Νοημοσύνη, ονόματι EchoNext. Αυτό το σύστημα εξετάζει δεδομένα από τυπικά ηλεκτροκαρδιογραφήματα (ΗΚΓ) για να καθορίσει ποιοι ασθενείς θα μπορούσαν να ωφεληθούν από ένα συμπληρωματικό υπερηχογράφημα (υπερηχοκαρδιογράφημα), μια μη επεμβατική απεικονιστική εξέταση που μπορεί να αποκαλύψει δομικά καρδιακά προβλήματα. Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό *Nature*, το EchoNext κατάφερε να ανιχνεύσει δομική καρδιακή νόσο από δεδομένα ΗΚΓ με μεγαλύτερη αξιοπιστία από τους καρδιολόγους, ακόμη και από εκείνους που είχαν πρόσβαση σε υποβοηθούμενη από AI ερμηνεία. «Το EchoNext χρησιμοποιεί ουσιαστικά το φθηνότερο τεστ για να καταλάβει ποιος χρειάζεται το πιο ακριβό υπερηχογράφημα», λέει ο Elias, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Ανιχνεύει ασθένειες που οι καρδιολόγοι δεν μπορούν να δουν από ένα ΗΚΓ. Πιστεύουμε ότι το ΗΚΓ συν την Τεχνητή Νοημοσύνη έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει ένα εντελώς νέο παράδειγμα διαγνωστικού ελέγχου».
Το (Echo)Next βήμα στον καρδιαγγειακό διαγνωστικό έλεγχο
Το ΗΚΓ είναι η πιο χρησιμοποιούμενη καρδιολογική εξέταση στην υγειονομική περίθαλψη. Η εξέταση, η οποία μετρά την ηλεκτρική δραστηριότητα της καρδιάς, χρησιμοποιείται συνήθως για την ανίχνευση μη φυσιολογικών καρδιακών ρυθμών, αποφραγμένων στεφανιαίων αρτηριών και προηγούμενου εμφράγματος. Τα ΗΚΓ είναι φθηνά, μη επεμβατικά και συχνά χορηγούνται σε ασθενείς που λαμβάνουν θεραπεία για καταστάσεις που δεν σχετίζονται με δομική καρδιακή νόσο. Ενώ τα ΗΚΓ έχουν τις χρήσεις τους, έχουν επίσης και περιορισμούς. «Όλοι μας διδαχτήκαμε στην ιατρική σχολή ότι δεν μπορείς να ανιχνεύσεις δομική καρδιακή νόσο από ένα ηλεκτροκαρδιογράφημα», δηλώνει ο Elias. Τα υπερηχοκαρδιογραφήματα, τα οποία χρησιμοποιούν υπερήχους για τη λήψη εικόνων της καρδιάς, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την οριστική διάγνωση βαλβιδοπάθειας, καρδιομυοπάθειας, πνευμονικής υπέρτασης και άλλων δομικών καρδιακών προβλημάτων που απαιτούν φαρμακευτική ή χειρουργική θεραπεία. Το EchoNext σχεδιάστηκε για να αναλύει συνηθισμένα δεδομένα ΗΚΓ ώστε να καθορίζει πότε δικαιολογείται περαιτέρω παρακολούθηση με καρδιακό υπερηχογράφημα. Το μοντέλο βαθιάς μάθησης εκπαιδεύτηκε σε περισσότερα από 1,2 εκατομμύρια ζεύγη ΗΚΓ-υπερηχοκαρδιογραφημάτων από 230.000 ασθενείς. Σε μια μελέτη επικύρωσης σε τέσσερα νοσοκομειακά συστήματα, συμπεριλαμβανομένων πολλών campus του NewYork-Presbyterian, το εργαλείο διαγνωστικού ελέγχου επέδειξε υψηλή ακρίβεια στην αναγνώριση δομικών καρδιακών προβλημάτων, συμπεριλαμβανομένης της καρδιακής ανεπάρκειας λόγω καρδιομυοπάθειας, βαλβιδοπάθειας, πνευμονικής υπέρτασης και σοβαρής πάχυνσης της καρδιάς. Σε μια απευθείας σύγκριση με 13 καρδιολόγους σε 3.200 ΗΚΓ, το EchoNext αναγνώρισε με ακρίβεια το 77% των δομικών καρδιακών προβλημάτων. Αντίθετα, οι καρδιολόγοι που έκαναν διάγνωση με τα δεδομένα ΗΚΓ είχαν ακρίβεια 64%.
Ανακαλύπτοντας αδιάγνωστα δομικά καρδιακά προβλήματα
Για να διαπιστωθεί πόσο καλά λειτουργούσε το εργαλείο στον πραγματικό κόσμο, η ερευνητική ομάδα εφάρμοσε το EchoNext σε σχεδόν 85.000 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε ΗΚΓ και οι οποίοι δεν είχαν κάνει προηγουμένως υπερηχοκαρδιογράφημα. Το εργαλείο Τεχνητής Νοημοσύνης αναγνώρισε περισσότερα από 7.500 άτομα – το 9% – ως υψηλού κινδύνου για αδιάγνωστη δομική καρδιακή νόσο. Στη συνέχεια, οι ερευνητές παρακολούθησαν τους ασθενείς για ένα έτος για να δουν πόσοι διαγνώστηκαν με δομική καρδιακή νόσο. (Οι θεράποντες ιατροί των ασθενών δεν γνώριζαν την εφαρμογή του EchoNext, επομένως δεν επηρεάστηκαν από τις προβλέψεις του). Μεταξύ των ατόμων που χαρακτηρίστηκαν υψηλού κινδύνου από το EchoNext, το 55% προχώρησε στο πρώτο τους υπερηχοκαρδιογράφημα. Από αυτούς, σχεδόν τα τρία τέταρτα διαγνώστηκαν με δομική καρδιακή νόσο – διπλάσιο ποσοστό θετικότητας σε σύγκριση με όλους τους ανθρώπους που έκαναν το πρώτο τους υπερηχοκαρδιογράφημα χωρίς το όφελος της Τεχνητής Νοημοσύνης. Με το ίδιο ποσοστό θετικότητας, εάν όλοι οι ασθενείς που αναγνωρίστηκαν από το EchoNext ως υψηλού κινδύνου είχαν υποβληθεί σε υπερηχοκαρδιογράφημα, περίπου 2.000 επιπλέον ασθενείς μπορεί να είχαν διαγνωστεί με ένα δυνητικά σοβαρό δομικό καρδιακό πρόβλημα. «Δεν μπορείς να θεραπεύσεις τον ασθενή για τον οποίο δεν γνωρίζεις», λέει ο Elias. «Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία μας, μπορεί να είμαστε σε θέση να μετατρέψουμε τα εκτιμώμενα 400 εκατομμύρια ΗΚΓ που θα πραγματοποιηθούν παγκοσμίως φέτος σε 400 εκατομμύρια ευκαιρίες για διαγνωστικό έλεγχο δομικής καρδιακής νόσου και δυνητικά να προσφέρουμε σωτήρια θεραπεία στην πιο κατάλληλη στιγμή».
Επόμενα βήματα
Ο Elias και η ομάδα του κυκλοφόρησαν ένα ανώνυμο σύνολο δεδομένων για να βοηθήσουν άλλα συστήματα υγείας να βελτιώσουν τον διαγνωστικό έλεγχο για καρδιακές παθήσεις. Οι ερευνητές έχουν επίσης ξεκινήσει μια κλινική δοκιμή για να δοκιμάσουν το EchoNext σε οκτώ τμήματα επειγόντων περιστατικών.