Un sistem AI pentru boli cardiace dezvoltat de cercetători de la Imperial College London poate găsi în mai puțin de două secunde semnale ale unor afecțiuni pe care un medic nu le poate identifica doar privind un ECG obișnuit. Tehnologia, descrisă de cercetători drept „supraumană”, a fost antrenată pe milioane de electrocardiograme și ar putea ajuta medicii să descopere mai repede pacienții cu insuficiență cardiacă sau boli ale valvelor. Nu înlocuiește însă diagnosticul medicului: persoanele identificate ca având risc ridicat trebuie investigate în continuare.
Un ECG durează aproximativ zece secunde.
Este unul dintre cele mai răspândite teste medicale din lume și o tehnologie pe care medicii o folosesc de mai bine de un secol.
Electrocardiograma înregistrează activitatea electrică a inimii și îi ajută pe medici să identifice probleme precum ritmul cardiac anormal sau anumite semne ale unui infarct.
Cercetătorii de la Imperial College London au pornit însă de la o întrebare diferită: dacă în acele linii aparent obișnuite există informații pe care ochiul uman pur și simplu nu le poate vedea?
Au folosit inteligența artificială pentru a le căuta.
Rezultatul este un sistem care poate analiza ECG-ul în mai puțin de două secunde și poate identifica semnale asociate unor boli cardiace care, în mod normal, necesită investigații suplimentare.
De ce cercetătorii numesc acest AI „suprauman”
Cuvântul sună spectaculos, dar cercetătorii îl folosesc într-un sens foarte precis.
Dr. Arunashis Sau, cercetător la National Heart and Lung Institute din cadrul Imperial College London și unul dintre oamenii implicați în dezvoltarea tehnologiei, explică faptul că obiectivul nu a fost construirea unui AI care să facă mai repede ceea ce medicii știu deja să facă.
Cercetătorii au vrut să afle dacă algoritmul poate extrage din ECG informații pe care nici măcar un cardiolog foarte experimentat nu le poate observa direct.
ECG-ul este, în esență, o cantitate mare de date despre activitatea electrică a inimii.
Un medic a fost pregătit să recunoască anumite tipare relevante clinic.
Inteligența artificială poate analiza însă simultan un număr uriaș de caracteristici și poate găsi corelații atât de subtile încât nu sunt vizibile pentru om.
De aici vine termenul de „suprauman”.
Nu pentru că AI-ul ar fi devenit un cardiolog mai bun decât orice medic, ci pentru că poate extrage un anumit tip de informație din ECG pe care omul nu îl poate extrage singur.
AI-ul a învățat din milioane de electrocardiograme
Pentru dezvoltarea sistemului a fost nevoie de o cantitate uriașă de date medicale.
Cercetătorii au folosit inițial peste 1,6 milioane de ECG-uri din Brazilia, legate de istoricul medical al pacienților, precum și alte câteva milioane de înregistrări din Statele Unite.
Pentru cercetarea prezentată recent, dezvoltatorii spun că AI-ul a fost antrenat folosind 10,6 milioane de ECG-uri împreună cu rapoartele clinice asociate.
Alte 72.475 de ECG-uri au fost asociate cu rezultatele investigațiilor imagistice care arătau structura și funcționarea inimii.
Algoritmul a putut astfel să învețe relația dintre anumite tipare electrice și existența unor probleme structurale ale inimii.
După antrenare, sistemul a fost testat pe grupuri diferite de pacienți din Statele Unite.
Asta este important: performanța unui model AI nu trebuie judecată doar după datele pe care a învățat, ci și după capacitatea sa de a funcționa pe pacienți diferiți.
A identificat până la 81% dintre pacienții cu o formă de insuficiență cardiacă
Rezultatele sunt promițătoare.
Într-un grup de peste 61.000 de pacienți, AI-ul a identificat corect 81% dintre persoanele care aveau o capacitate redusă a ventriculului stâng de a pompa sângele.
Aceasta este o problemă asociată insuficienței cardiace.
Într-un alt grup, mai mic, procentul a fost de 77%.
Sistemul a fost testat și pentru boli ale valvelor inimii.
În cazul stenozei aortice, una dintre cele mai frecvente boli valvulare, AI-ul a identificat până la 90% dintre pacienții afectați într-unul dintre grupurile analizate.
În grupul mai mare, procentul a fost de 80%.
Cifrele sunt suficient de bune pentru a face tehnologia interesantă din punct de vedere medical.
Dar nu sunt 100%.
Și tocmai aici apare una dintre cele mai importante precizări.
Nu primești diagnosticul în două secunde
Formula „AI detectează boala cardiacă în două secunde” poate crea o impresie greșită.
Sistemul nu înlocuiește investigațiile necesare pentru stabilirea diagnosticului.
În schimb, poate funcționa ca un filtru extrem de rapid.
Imaginează-ți 100 de pacienți care au făcut un ECG.
Algoritmul poate analiza în câteva secunde înregistrările și poate semnala persoanele ale căror rezultate prezintă tipare asociate cu o probabilitate mai mare de boală cardiacă.
Acești pacienți pot fi apoi prioritizați pentru o ecocardiografie, adică o examinare cu ultrasunete care permite medicilor să vadă structura inimii și modul în care aceasta funcționează.
British Heart Foundation subliniază explicit că AI-ul nu poate fi utilizat singur pentru a confirma sau exclude definitiv insuficiența cardiacă ori o boală valvulară.
Rolul său ar putea fi să indice cine trebuie investigat mai repede.
De ce contează atât de mult viteza
Aici apare avantajul practic al tehnologiei.
În unele sisteme medicale, pacienții pot aștepta luni pentru o ecocardiografie.
În această perioadă, o problemă cardiacă nediagnosticată poate evolua.
Un ECG este, în schimb, ieftin, rapid și disponibil în foarte multe unități medicale.
La nivel mondial se realizează aproximativ un miliard de ECG-uri în fiecare an.
Dacă un algoritm ar putea analiza automat aceste teste și ar identifica pacienții cu risc ridicat, medicii ar putea decide mai repede cine are nevoie urgentă de investigații suplimentare.
Profesorul Fu Siong Ng, cardiolog la Imperial College London și coordonator al cercetării, spune că tocmai această posibilitate de prioritizare a pacienților reprezintă una dintre cele mai promițătoare utilizări ale sistemului.
În bolile cardiace, diagnosticul precoce poate permite începerea mai rapidă a tratamentului.
AI-ul găsește informații pe care le aveam deja, dar nu știam să le citim
Poate cea mai interesantă parte a cercetării este că nu presupune inventarea unui aparat medical complet nou.
ECG-ul există de peste 100 de ani.
Schimbarea apare în modul în care sunt interpretate datele produse de el.
Până acum, o parte din informația conținută în semnalul electric era practic invizibilă pentru noi.
Modelele AI pot găsi tipare asociate nu doar cu bolile cardiace.
Cercetările echipei de la Imperial au arătat că ECG-urile pot conține semnale legate inclusiv de diabet și boli renale.
În testările anterioare, modelele au atins performanțe de 83–93% pentru diferite afecțiuni cardiace și de 70–80% pentru unele boli non-cardiovasculare.
Asta transformă un test medical vechi într-o sursă de informații mult mai bogată decât se credea.
Este acesta genul de AI care va înlocui medicii?
Cercetarea oferă un exemplu bun pentru o discuție mai nuanțată despre AI și locurile de muncă.
În cazul de față, tehnologia nu este construită pentru a elimina cardiologul din proces.
Dimpotrivă, rezultatul algoritmului trebuie integrat într-un traseu medical în care diagnosticul și deciziile privind tratamentul rămân responsabilitatea specialiștilor.
AI-ul poate face însă ceva foarte valoros: poate atrage atenția medicului asupra unui pacient care altfel ar fi putut trece neobservat sau ar fi așteptat mai mult pentru investigații.
Acest model de colaborare este una dintre direcțiile importante ale inteligenței artificiale în medicină.
Omul și algoritmul nu trebuie să fie neapărat concurenți.
Algoritmul poate analiza milioane de exemple și identifica tipare foarte subtile.
Medicul poate interpreta rezultatul în contextul pacientului, poate solicita investigații suplimentare și poate lua decizia clinică.
Tehnologia nu este încă disponibilă în spitale pentru utilizare de rutină
Există și o limită importantă.
Sistemul nu este în acest moment un instrument pe care orice medic îl poate folosi pentru pacienți.
Cercetătorii îl testează acum pe 590 de pacienți din sistemul britanic NHS, în Londra și Bristol.
Scopul este să vadă dacă rezultatele obținute în bazele mari de date se confirmă și în utilizarea clinică reală.
Echipa estimează că tehnologia ar putea fi la aproximativ doi ani distanță de utilizarea de rutină, dacă validările și etapele necesare decurg bine.
Pentru comercializarea tehnologiei a fost creat și un spin-off al Imperial College London, numit Cardiovolt.ai.
Compania vrea să integreze în viitor algoritmul inclusiv în dispozitive ECG portabile.
Asta ar putea extinde utilizarea tehnologiei dincolo de marile spitale.
Două secunde care pot schimba ordinea pacienților, nu verdictul medical
Este ușor să transformăm cercetarea într-un titlu despre un AI care „diagnostichează bolile mai bine decât medicii”.
Datele nu spun asta.
Ele arată ceva mai concret și, din punct de vedere medical, foarte interesant.
Un test utilizat de mai bine de un secol conține informații pe care oamenii nu le pot interpreta complet.
Inteligența artificială poate găsi o parte dintre aceste semnale în mai puțin de două secunde.
Dacă rezultatele se confirmă în spitale, un ECG obișnuit ar putea deveni un instrument mult mai puternic pentru identificarea timpurie a pacienților cu risc.
Medicul va rămâne cel care confirmă diagnosticul și decide tratamentul.
Dar AI-ul ar putea fi cel care îi spune, aproape instantaneu:
„Uită-te mai atent la pacientul acesta.”