Sztuczna inteligencja w diagnostyce kardiologicznej może znacząco przyspieszyć procesy medyczne, zwłaszcza w interpretacji badań echokardiograficznych, co może prowadzić do szybszego leczenia pacjentów – wynika z badań zaprezentowanych podczas obrad Amerykańskiego Towarzystwa Kardiologicznego w listopadzie 2024 roku. To wydarzenie stanowiło globalne forum wymiany najnowszych osiągnięć naukowych w dziedzinie kardiologii.
PanEcho – nowa era w diagnostyce za pomocą AI
Podczas spotkania przedstawiono wyniki badań nad systemem sztucznej inteligencji o nazwie PanEcho, który został stworzony z myślą o interpretacji badań echokardiograficznych. Echokardiogram to badanie obrazowe, które pozwala lekarzom zobaczyć strukturę i funkcję serca, co jest kluczowe w diagnostyce i leczeniu schorzeń kardiologicznych.
PanEcho różni się od wcześniejszych rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji, które ograniczały się do analizy pojedynczych obrazów serca lub określonych kryteriów związanych z wybranymi chorobami. Nowy system AI został opracowany tak, by generować kompleksowe raporty na podstawie pełnych zestawów wideo echokardiograficznych, co czyni go wyjątkowym narzędziem w kardiologii.
Zastosowanie PanEcho w medycynie
Według badacza Gregory’ego Holste’a z Laboratorium Danych Kardiologicznych na Yale School of Medicine, PanEcho może być kluczowym narzędziem w miejscach, gdzie brakuje dostępu do specjalistów. Dzięki szybkiemu wykrywaniu nieprawidłowości, które wymagają pilnej interwencji, system może ułatwić wczesną diagnostykę i skierowanie pacjentów na odpowiednie leczenie.
Wyniki badań sugerują, że PanEcho mógłby być stosowany w uproszczonych badaniach przesiewowych wspieranych przez AI, co mogłoby znacząco zmniejszyć czas oczekiwania na interpretację wyników badań oraz przyspieszyć podjęcie decyzji o leczeniu.
Ocena dokładności PanEcho
Badania nad systemem PanEcho skoncentrowały się na ocenie jego skuteczności w rozpoznawaniu różnorodnych zaburzeń serca. Dokonano tego za pomocą standardowej miary dokładności testów diagnostycznych – powierzchni pod krzywą ROC (AUC). Wynik 1.0 oznaczałby test idealny, a wynik 0.5 – test losowy.
Najważniejsze wyniki to:
– Średnia skuteczność PanEcho w 18 różnych zadaniach klasyfikacyjnych wyniosła 0,91 AUC.
– W analizie funkcji i struktury lewej komory serca:
– 0,95 AUC w wykrywaniu powiększenia lewej komory.
– 0,98 AUC w identyfikacji dysfunkcji skurczowej lewej komory.
– 0,91 AUC w diagnozowaniu przerostu lewej komory.
– W diagnozowaniu chorób zastawek serca, PanEcho osiągnął:
– 0,99 AUC w identyfikacji ciężkiej stenozy aortalnej.
– 0,96 AUC w rozpoznawaniu stenozy mitralnej.
– 0,93 AUC w wykrywaniu umiarkowanej lub większej niedomykalności aortalnej.
– 0,96 AUC w ocenie umiarkowanej lub większej niedomykalności mitralnej.
Precyzyjne szacunki parametrów echokardiograficznych
PanEcho został również przetestowany pod kątem dokładności w szacowaniu ciągłych parametrów echokardiograficznych, co jest istotne w ocenie zdrowia pacjentów. System wykazał się dużą precyzją w szacowaniu kluczowych parametrów:
– 4,4% średniego błędu w ocenie frakcji wyrzutowej lewej komory.
– 1,3 mm średniego błędu w szacowaniu grubości przegrody międzykomorowej.
– 1,2 mm średniego błędu w ocenie grubości tylnej ściany lewej komory.
Te precyzyjne pomiary są niezwykle istotne w ocenie struktury i funkcji lewej komory serca, co stanowi kluczowy element w monitorowaniu stanu zdrowia pacjentów kardiologicznych.
Kierunek dalszych badań
Pomimo obiecujących wyników, PanEcho został dotychczas przetestowany jedynie na danych historycznych. Kolejnym krokiem będzie przeprowadzenie testów w rzeczywistych warunkach klinicznych, aby ocenić jego przydatność w codziennej opiece nad pacjentami. Gregory Holste podkreśla, że testy powinny obejmować różne środowiska medyczne, w tym oddziały ratunkowe oraz mniejsze kliniki, gdzie PanEcho może przynieść największe korzyści.
Proces powstawania PanEcho
System PanEcho został opracowany na podstawie 1,23 miliona filmów echokardiograficznych z różnych ujęć, które pochodziły z blisko 34 tysięcy badań echokardiograficznych przeprowadzonych u pacjentów hospitalizowanych lub objętych opieką ambulatoryjną w systemie Yale-New Haven Health System w latach 2016-2022.
W badaniach wzięło udział ponad 26 tysięcy unikalnych pacjentów, z których większość stanowili mężczyźni (52%). Średni wiek uczestników wynosił 67 lat. Dane zebrane w badaniach obejmowały zróżnicowaną populację, choć większość uczestników (80%) stanowili biali pacjenci, 14,2% stanowili pacjenci czarnoskórzy, 1,8% pacjentów było pochodzenia azjatyckiego, a 4,3% sklasyfikowano jako inne rasy.
Podsumowanie
PanEcho, jako nowoczesne narzędzie diagnostyczne oparte na sztucznej inteligencji, ma potencjał zrewolucjonizować sposób, w jaki diagnozujemy i leczymy choroby serca, zwłaszcza w miejscach, gdzie brakuje specjalistycznej opieki. Jego wysoka dokładność w rozpoznawaniu różnych patologii kardiologicznych oraz precyzyjne szacowanie parametrów echokardiograficznych może przyczynić się do szybszej i bardziej skutecznej opieki nad pacjentami. Dalsze badania nad zastosowaniem PanEcho w praktyce klinicznej mogą jeszcze bardziej przyspieszyć rozwój nowoczesnej medycyny wspieranej przez AI.
