Sztuczna inteligencja przewidzi ryzyko zawału i udaru? “Oczy są oknem do serca”

Sztuczna inteligencja w medycynie może zdziałać naprawdę dużo. AI pomaga w analizie badań obrazowych, czy doborze indywidualnego planu leczenia. Tym razem dzięki nowoczesnej technologii proste cyfrowe zdjęcie tylnej części oka może przewidzieć ryzyko zdarzeń sercowo-naczyniowych.

Naukowcy z Division of Population Health and Genomics, School of Medicine, University of Dundee w Wielkiej Brytanii prowadzili badania, którego celem było sprawdzenie, czy określony model AI może przewidzieć 10-letnie ryzyko udaru mózgu lub zawału serca. Nowoczesne narzędzie wykorzystano do analizy rutynowych zdjęć dna oka u osób z cukrzycą typu 2. Wyniki opisujemy poniżej.

AI wykryje ryzyko udaru mózgu?

Na łamach Cardiovascular Diabetology opisano badania przeprowadzone z udziałem 6127 osób z cukrzycą typu 2. U żadnej z tych osób przed rozpoczęciem badań w historii zdrowotnej nie występował ani zawał, ani udar mózgu. W kolejnym kroku uczestników podzielono na trzy grupy, a mianowicie na:

• kohortę treningową,
• kohortę walidacyjną,
• kohortę testową.

Następnie kliniczne 10-letnie ryzyko wystąpienia chorób sercowo-naczyniowych obliczono za pomocą skumulowanego wskaźnika ryzyka kohortowego. Naukowcy uzyskali także wielogenowy wynik ryzyka dla choroby wieńcowej serca. Natomiast obrazy siatkówki analizowano przy użyciu sieci EfficientNet-B2. 

-  Pierwszorzędowym punktem końcowym był czas do pierwszego poważnego zdarzenia sercowo-naczyniowego (MACE), w tym zgonu z przyczyn sercowo-naczyniowych, zawału mięśnia sercowego lub udaru mózgu - informują autorzy badań. 

Naukowcy wyjaśniają, że wcześniejsze badania wykazały korelację pomiędzy cechami naczyniowymi siatkówki a chorobami sercowo-naczyniowymi (CVD).

“Oczy są oknem do serca”. Sztuczna inteligencja przewidzi ryzyko zawału?

Opisane wyżej badania były możliwe dzięki technologii AI opracowanej przez naukowców z Uniwersytetu z Dundee. Na początku sztuczna inteligencja została poinstruowana, by szukać sygnałów, które stanowią ryzyko sercowo-naczyniowe. Pod uwagę zwężenie naczyń krwionośnych, zatory i uszkodzenia, które mogą być oznakami zbliżających się problemów z sercem. 

Następnie naukowcy umożliwili narzędziu korzystanie z głębokiego uczenia maszynowego, by dzięki temu była w stanie zidentyfikować różne istotne szczegóły obecne na obrazach. Przeszkolenie objęło ok. 4200 zdjęć. Po zakończeniu tego procesu badacze ocenili czy stworzona technologia naprawdę potrafi wskazać osoby, u których wystąpił udar mózgu lub zawał serca, a także te, które zmarły na skutek chorób układu krążenia w ciągu kolejnych 10 lat.

Okazało się, że AI zgodnie przewidziała aż 70% przypadków, analizując skany dna oka wykonane wśród 1200 pacjentów z cukrzycą typu 2.

To może być zaskakujące, ale oczy są oknem do serca. Jeśli dojdzie do uszkodzenia lub zwężenia naczyń krwionośnych w tylnej części oka, istnieje duże prawdopodobieństwo, że zmiany będą widoczne również w naczyniach krwionośnych znajdujących się głębiej w ciele, zaopatrujących serce, co może prowadzić do zawału serca lub udaru mózgu

- wyjaśnił  Dr Ify Mordi, pracownik naukowy British Heart Foundation na Uniwersytecie w Dundee i konsultant kardiologiczny.

Naukowiec dodał, że obrazowe badanie dna oka trwa mniej niż minutę. A to oznacza, że prosta diagnostyka może stanowić ważny element, obok pomiaru ciśnienia krwi i poziomu cholesterolu, w identyfikacji osób, którym mogłyby pomóc leki lub zmiana stylu życia. 

Okazuje się, że część badanych osób przeszła wspomniane badanie kolejny raz po tym jak po pierwszym minęły trzy lata. Eksperci, analizując, jak zmienia się ryzyko zidentyfikowane przez AI, zauważyli, że jedna piąta tej grupy, która odnotowała największy wzrost wyniku ryzyka, miała o 54% większe ryzyko wystąpienia poważnego zdarzenia sercowo-naczyniowego niż reszta grupy.

AI a ocena ryzyka sercowo-naczyniowego

Zespół naukowców poszedł o krok dalej i porównał skuteczność sztucznej inteligencji z prognozą, którą wykonuje się obecnie. Przypominamy, że na ten moment ryzyko sercowo-naczyniowe u osób z cukrzycą określa się na podstawie takich czynników jak wiek, płeć, odczyt ciśnienia krwi, poziom cholesterolu, czy palenie papierosów. 

Specjaliści odkryli, że wynik ryzyka i skan siatkówki zidentyfikowały niemal dokładnie taki sam odsetek osób zagrożonych zawałem serca, udarem mózgu lub zgonem z powodu choroby sercowo-naczyniowej.

Im dokładniej będziemy w stanie określić ryzyko zawału serca lub udaru mózgu, tym większe będą możliwości zapobiegania ich występowaniu. Przełomowe innowacje, takie jak stosowanie skanów siatkówki wraz z badaniami lekarskimi, mogą odegrać rolę w ulepszeniu prognozowania ryzyka

- wyjaśnił prof. Bryan Williams OBE, dyrektor naukowy i medyczny British Heart Foundation.

Naukowcy podsumowali, iż na skutek połączenia klinicznego wyniku ryzyka ze skanem siatkówki i dodatkowym testem genetycznym, dokładność wzrosła do 73%. To oznacza, że trzy metody razem mogłyby potencjalnie zidentyfikować dodatkowe trzy osoby na każde 100 osób zagrożonych zawałem serca, udarem mózgu lub zgonem z powodu choroby sercowo-naczyniowej.

Magdalena Siraga