Сюжет Заболевания сердца
Внезапная сердечная смерть всегда ошарашивает своей непредсказуемостью. И вот ученые нашли способ с большой точностью предугадывать многие такие случаи, и значит — предупреждать их. В её основе чаще всего фатальное нарушение ритма.
Лучше всего их диагностирует старый, добрый и простейший метод исследования — электрокардиография (ЭКГ). Именно с его помощью и можно определить тех людей, у кого существенно повышен риск смерти в течение года.
Проблема диагностики
В 1924 году, то есть 102 года назад, изобретателю метода Виллему Эйнтховену была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине. Почему же маркер внезапной смерти не могли обнаружить так долго? Потому что его на ЭКГ нашел ИИ, а для глаза врача он трудно определим. Так бывает, и это один из самых плодотворных примеров применения ИИ в медицине.
Прорыв совершила группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли, он может реально изменить правила игры. Результаты их работы опубликованы в знаменитом научном журнале Nature («Нейче»).
Исследователи создали систему искусственного интеллекта, способную находить на обычной электрокардиограмме (ЭКГ), которую обязательно делают всем пациентам, скрытые электрические паттерны, предвещающие внезапную остановку сердца.
До сегодняшнего дня главным критерием для оценки риска считалась так называемая фракция выброса — объем крови, который сердце выбрасывает при сокращении. Его определяют с помощью эхокардиографии — ультразвукового исследования сердца. Однако этот показатель не всегда отражает реальную готовность «мотора» к сбою — развитию фатальной аритмии. Поскольку фракция выброса изменяется у людей уже с явной патологией сердца, этот метод не имеет практической ценности для большинства внешне здоровых и часто еще относительно нестарых людей, не догадывающихся о своей патологии.
В чем суть открытия?
Искусственный интеллект, разработанный учеными под руководством Зиада Обермайера, обнаружил ранее не описанный биомаркер, который проявляется в едва заметных изменениях формы зубцов ЭКГ. Если смотреть на стандартную кардиограмму, то у пациентов из группы высокого риска меняется конечная часть зубца R (эр). Обычно он переходит в глубокий отрицательный зубец S (эс), но тут его конечная часть становится слегка более пологой. Причем этот дефект человеческий глаз на ЭКГ практически не может заметить, но для нейросети он стал главным предвестником беды. Важно понимать: это не просто статистическая корреляция, а конкретный, повторяющийся рисунок электрического импульса на ЭКГ, который теперь можно визуализировать с помощью ИИ.
Как проходило исследование
Для обучения ИИ ученые использовали колоссальный массив данных — более 440 000 ЭКГ, собранных в Швеции за шесть лет. Эти записи были сопоставлены со свидетельствами о смерти. ИИ учился отличать электрическую активность тех, кто умер внезапно, от тех, кто остался жив.
Чтобы доказать универсальность открытия, алгоритм проверили на пациентах из Сан-Диего (США) и Тайбэя (Тайвань). Результаты подтвердили: маркер работает в разных этнических группах. Точность прогнозирования составила 87,2% в Швеции, 82,2% в США и 76,7% на Тайване.
Цифры говорят сами за себя. Система ИИ выявила группу пациентов, у которых был 7-процентный риск внезапной смерти в течение года. Для сравнения: традиционный метод на основе фракции выброса показывал лишь 4,6% риска в год. Самое главное: многие люди, которых старый алгоритм, работающий по анализу фракции выброса, относил к абсолютно здоровым, имели высокий риск внезапной смерти. А вот новый маркер их улавливал и показывал, что им угрожает опасность, о которой медики ранее даже не могли догадываться.
Зачем это нужно на практике
Главный вопрос современной кардиологии: кому имплантировать кардиовертер-дефибриллятор — устройство, которое бьет током и перезапускает сердце в случае смертельной аритмии. Сейчас две трети таких дорогостоящих устройств имплантируются людям, которые никогда ими не воспользуются, в то время как те, кому они действительно спасли бы жизнь, остаются без защиты, так как их ЭКГ на взгляд врача выглядит абсолютно нормально.
Новый биомаркер позволяет изменить эту статистику. По словам доктора Обермайера, ИИ помогает не просто принимать более взвешенные решения, но и начать понимать, что происходит с пациентом на электрическом уровне до того, как сердце остановится. В перспективе врачи смогут использовать этот алгоритм как инструмент первичного скрининга в обычных поликлиниках. Пациентов с «подозрительной» ЭКГ будут направлять на длительное холтеровское мониторирование или предлагать носимые датчики. Если риск подтвердится, вопрос об установке дефибриллятора будет решаться своевременно.
Сейчас исследователи сотрудничают с клиниками в Швеции, Тайване и США, чтобы внедрить алгоритм в больничные базы данных. Однако путь от научной статьи до повсеместной практики еще не завершен. Ученым предстоит провести проспективные исследования, чтобы доказать: если лечить людей на основе прогнозов ИИ, смертность действительно снизится?
В будущем авторы планируют запустить публичный веб-ресурс, где каждый желающий сможет загрузить свои данные для оценки риска, как только технология станет доступна массово. Возможно, уже через несколько лет обычная процедура снятия ЭКГ в районной поликлинике станет самым мощным инструментом профилактики внезапной смерти, спасая жизни тех, кто сегодня считается абсолютно здоровым.
Важная деталь: этот маркер относится не ко всем видам внезапной сердечной смерти. Он работает у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), причем даже еще со скрытой, когда пациент не знает, что уже болен. Напомним, что первым симптомом этой болезни порой бывает сама внезапная смерть. Также он может предсказать её у людей с миокардитом, кардиомиопатиями. То есть маркер «работает» при патологиях, которые приводят к диффузному фиброзу миокарда левого желудочка (когда здоровая мышечная ткань сердца из-за болезни постепенно и хаотично замещается микроскопическими волокнами соединительной ткани — рубцами). Они часто никак не проявляют себя и не приводят ни к каким другим симптомам, кроме этого ЭКГ-маркера.
Но, к сожалению, он не может предсказывать смерть у детей, молодых людей, спортсменов, да и всех остальных, у кого причиной внезапной смерти бывают так называемые каналопатии, о которых мы писали ранее, и которые имеют наследственную природу. Живой пример — история маленького Савелия с редкой формой каналопатии, которому поставили кардиовертер-дефибриллятор уже в младенчестве («Перекроем боль»).
