Жасанды интеллект (AI) құралы енді кәдімгі сынақтан жасырын жүрек ауруын таба алады.
Жыл сайын миллиондаған адамдар жүрек ауруы бар екенін білмей ауруханадан шығып кетеді. Дәрігерлердің салғырттығынан емес. Дұрыс сынақтар болмағандықтан емес. Бірақ дәрігерлер үнемі қолданатын стандартты сынақтар жүректің құрылымдық ауруларының көптеген түрлерін өздігінен анықтай алмайтындықтан.
Колумбия университетінің және Нью-Йорк-Пресвитерианның зерттеушілер тобы мұны өзгертудің жолын тапқан болуы мүмкін. Олар EchoNext деп аталатын жасанды интеллект құралын жасады, ол кәдімгі жүрек сынағы деректерін оқиды және адам кардиологтарына қарағанда құрылымдық жүрек ауруын дәлдікпен анықтайды. Бұл зерттеу Nature журналында 2025 жылдың шілдесінде жарияланған.
Жүректің құрылымдық ауруы дегеніміз не?
Жүректің құрылымдық ауруы – бұл жүректің физикалық проблемалары – оның клапандары, камералары, бұлшықеттері немесе онымен тікелей байланысқан тамырлар. Ауру жүрек жеткіліксіздігі, клапан ауруы, өкпе гипертензиясы және жүрек бұлшықетінің қатты қалыңдауы сияқты жағдайларды қамтиды. Бұл жағдайлардың көпшілігі, егер ерте анықталса, дәрі-дәрмекпен немесе хирургиялық жолмен емделеді. Егер олар анықталмаса, олар өлімге әкелуі мүмкін.
Жүректің құрылымдық ауруын диагностикалауға арналған алтын стандартты сынақ – бұл эхокардиограмма – жүректің ультрадыбыстық сканерлеуі. Эхокардиограмма дәрігерлерге жүректің құрылымы мен қызметінің нақты көрінісін береді. Мәселе мынада, эхокардиограмма қымбат, оны орындау және түсіндіру үшін дайындалған мамандарды қажет етеді және барлық жерде қол жетімді емес. Осы кедергілерге байланысты дәрігерлер әдетте эхокардиограмманы емделушіде симптомдар болған кезде немесе мәселеге күдіктенуге күшті себеп болған кезде ғана тағайындайды.
Бұл жүректің құрылымдық ауруы бар көптеген адамдар ешқашан олардың жағдайын анықтайтын сынақтан өтпейді дегенді білдіреді. Зерттеулер қауымдастықтарда жүйелі эхокардиография скринингі жүргізілгенде, анықталған жүрек қақпақшаларының ауруларының саны әдеттегі күтіммен салыстырғанда екі еседен астам артады деп болжайды. Басқаша айтқанда, барлық жағдайлардың жартысына дейін байқалмай қалуы мүмкін.
Электрокардиограмма кеңінен қолданылатын құрал, бірақ шектеулері бар
Электрокардиограмма (ЭКГ) жүрек сынағының басқа түрі болып табылады. Ол жүректің электрлік белсенділігін өлшейді. Дәрігерлер жүрек ырғағының бұзылуын, коронарлық артериялардың бітелуін және өткен жүрек соғысын анықтау үшін ЭКГ пайдаланады. ЭКГ арзан, жылдам, инвазивті емес және әлемдегі барлық дерлік ауруханалар мен клиникаларда бар. Дәрігерлер жыл сайын жүздеген миллион ЭКГ жасайды.
Бірақ ЭКГ-да белгілі шектеулер бар. Ондаған жылдар бойы кардиологтар тек электрокардиограмма арқылы құрылымдық жүрек ауруын анықтай алмайтыныңызды түсінді. Сынақ түсіретін электрлік сигналдар жүрек клапандарының немесе бұлшықеттердің физикалық зақымдалуын бірден көрсетпейді. EchoNext зерттеуін басқарған доктор Пьер Элиас айтқандай: «Бәрімізге медицина мектебінде жүректің құрылымдық ауруын электрокардиограмма арқылы анықтауға болмайды деп үйреткен».
EchoNext бұл болжамға қарсы.
EchoNext қалай жұмыс істейді
EchoNext – терең оқыту моделі — деректердің үлкен көлемінен үлгілерді үйренетін жасанды интеллект түрі. Зерттеушілер бұл модельді 14 жыл ішінде сегіз ауруханадағы 230 000-нан астам пациенттен жиналған 1,2 миллионнан астам ЭКГ-эхокардиограмма жұбында оқытты. Әрбір ЭКГ-ны сол науқастың сәйкес эхокардиограмма нәтижесімен қатар зерттей отырып, модель ЭКГ деректерінде жүректің құрылымдық мәселелеріне сәйкес келетін нәзік үлгілерді табуды үйренді – адам көзі анықтау үшін тым әлсіз және күрделі үлгілер.
Бұл модель бастапқы ЭКГ толқын пішінін де, дәрігерлер жазып алған жеті стандартты мәнді де қабылдайды: жас, жыныс, жүрекшелердің жиілігі, қарыншалар жиілігі, PR аралығы, QRS ұзақтығы және түзетілген QT аралығы. Содан кейін ол дәрігерлерге науқаста құрылымдық жүрек ауруы болуы ықтималдығын көрсететін тәуекел көрсеткішін шығарады.
Ең бастысы, EchoNext эхокардиограмманы ауыстыруға тырыспайды. Оның орнына ол смарт сүзгі ретінде әрекет етеді. Ол кәдімгі ЭКГ-ға түсетін көптеген пациенттердің қайсысы дәрігерлердің эхокардиограммамен бақылауы керек екенін анықтайды. «EchoNext негізінен қымбатырақ ультрадыбысты кімге қажет екенін анықтау үшін арзанырақ сынақты пайдаланады», – деп түсіндірді доктор Элиас.
Бұл зерттеу не тапты
Бұл зерттеудің нәтижелері таң қалдырды. 3200 ЭКГ қараған 13 кардиологпен бетпе-бет салыстыру кезінде EchoNext кардиологтар үшін 64% дәлдікпен салыстырғанда 77% дәлдікке қол жеткізді. Кардиологтар EchoNext-тің тәуекел ұпайларына қол жеткізе отырып, олардың шешімдерін басқаруға көмектессе де, олар өздігінен жұмыс істейтін жасанды интеллект үлгісінен төмен орындады.
Зерттеу тобы сонымен қатар EchoNext бағдарламасын «үнсіз орналастыру» деп атады – олар бұл құралды ЭКГ алған, бірақ бұрын эхокардиограммасы жоқ 85 000-ға жуық пациентке қолданды. Бұл құрал осы пациенттердің 7500-ден астамын (шамамен 9%) диагноз қойылмаған құрылымдық жүрек ауруы қаупі жоғары деп анықтады. Келесі жылы бұл науқастарды бақылаған дәрігерлер EchoNext болжамдарының орындалғанын растады, эхокардиограммаларды қабылдауға барғандар арасында оң болжамдық мән 74% құрайды.
Содан кейін зерттеушілер EchoNext-ті төрт тәуелсіз аурухана жүйесінде, соның ішінде Cedars-Sinai, Калифорния Сан-Франциско университетінде және Монреаль жүрек институтында растады. Бұл модель әртүрлі пациенттер популяциясы және құрылымдық жүрек ауруларының әртүрлі көрсеткіштері бар ауруханалар бойынша жоғары дәлдікті қамтамасыз етті, бұл бұл құралдың өзі салынған арнайы ортадан тыс сенімді жұмыс істейтінін көрсетеді.
Нағыз науқастар, нақты нәтижелер
EchoNext зерттеушілері бұл құрал өмірді өзгертетін диагнозға әкелетін үш нақты жағдайды бөлісті. Бірінші жағдайда, EchoNext бұрын құрылымдық жүрек ауруы диагнозы жоқ пациентте ауыр аорта стенозын анықтады – бұл жағдайда жүректен қан ағынын басқаратын клапан қауіпті тар болады. Содан кейін бұл науқасқа транскатетерлі қолқа қақпақшасын ауыстыру деп аталатын аз инвазивті жүрек қақпағын ауыстыру процедурасын алды.
Екінші жағдайда бұл құрал ауыр митральды жеткіліксіздікті – қанның жүректің екі камерасы арасында кері ағып кетуін анықтады. Науқас клапанға түзету операциясын жасады. Үшінші жағдайда, EchoNext жүрек жеткіліксіздігін анықтады, нәтижесінде науқасқа жүрек трансплантациясы жасалды. Осы пациенттердің әрқайсысы құрылымдық жүрек ауруына күдіктенбестен жоспарлы ЭКГ-дан өткен. EchoNext адам көзі жіберіп алған нәрсені тапты.
Бұл сіз үшін нені білдіреді?
Егер сіз ауруханада немесе емханада ЭКГ жасатқан болсаңыз, сіз EchoNext оқитын сынақ түрін бастан өткердіңіз. Сізге бөлек процедура, қосымша жабдық немесе қосымша дайындық қажет емес. Сынақ дайындаған деректер фондық режимде EchoNext жұмыс істеп тұрғанда дәрігерге қосымша тексеру қажет екендігі туралы ескертуі мүмкін.
Бұл кардиологтар мен эхокардиограмма аппараттары тапшы болған жағдайда – ауылдық ауруханалар, қоғамдық емханалар және табысы төмен елдердегі денсаулық сақтау жүйелері үшін маңызды. EchoNext стандартты ЭКГ деректерінде жұмыс істейтіндіктен, ол ешқашан эхокардиограмма алмайтын адамдарға жүрек ауруының скринингтік мүмкіндіктерін кеңейте алады.
Доктор Элиас және оның командасы «ЭКГ плюс жасанды интеллект мүлде жаңа скрининг парадигмасын жасау мүмкіндігіне ие» деп санайды. Қазіргі уақытта зерттеушілер бұл технологияны кеңірек қол жетімді ету және оны пациенттердің қосымша деректер жинақтарына үйрете отырып, модельді одан әрі жақсарту үшін жұмыс істеуде.
EchoNext әлі стандартты клиникалық көмектің бөлігі емес. Зерттеушілер мен олардың институты – Колумбия университеті – алгоритмге патент берді, ал команда кеңірек енгізу үшін жұмыс істеуде. Олар сондай-ақ дүние жүзіндегі ғалымдардың одан әрі зерттеулерін қолдау үшін жалпыға қолжетімді деректер жиынтығын және модельдің жеңіл нұсқасын шығарды.
Зерттеушілер қауымы үлкен қызығушылықпен қабылдады. Басқа командалар қазірдің өзінде EchoNext эталондық деректер жинағын жасанды интеллектті статистикалық әдістермен үйлестіретін жаңа үлгілерді әзірлеуде, бұл нәтижелерді дәл ғана емес, сонымен қатар түсіндіруге мүмкіндік береді, осылайша дәрігерлер ЭКГ сигналының қандай ерекшеліктері белгілі бір тәуекел дәрежесіне әкелгенін түсіне алады.
Ақпарат көздері:
- Колумбия университетінің Ирвинг медициналық орталығы. AI жасырын жүрек ауруын анықтай ала ма?
- Колумбия Дәрігерлері / Нью-Йорк-Пресвитериан. EchoNext: AI құралы жүректің жасырын құрылымдық ауруын табады
- Кардиологиядағы Нью-Йорк-Пресвитериандық жетістіктер. Зерттеу көрсеткендей, AI скрининг құралы электрокардиограмма деректері арқылы жүректің құрылымдық ауруын анықтай алады
- Жаңалықтар-Медицина. Жасырын жүрек ауруын анықтауда AI-мен жұмыс істейтін ЭКГ моделі дәрігерлерден озды
- Inside Precision Medicine. AI ЭКГ-ны күшті жүрек ауруын скринингтік құралға айналдырады
- ODSC / Open Data Science. AI моделі жүректің жасырын ауруын ЭКГ-дан анықтайды, бұл кардиологтардан асып түседі.
- Табиғат журналы. AI көмегімен электрокардиограммалардан жүректің құрылымдық ауруын анықтау PhysioNet. EchoNext: ЭКГ-дан эхокардиограммамен расталған жүректің құрылымдық ауруын анықтауға арналған деректер жинағы
- Американдық кардиология колледжі. 2025 жылға арналған жүрек-қан тамырлары медицинасындағы трансформациялық тенденциялар
- Healio. 2026: Кардиологиядағы құралдар жинағы кеңейетін жыл
