Прогнозирование двух распространенных сердечных заболеваний

Два новых исследования, проведенных в Cedars-Sinai, позволяют предсказать два важных сердечных заболевания – внезапную остановку сердца, которая часто приводит к летальному исходу, и повышенное содержание кальция в коронарных артериях – маркер заболевания коронарных артерий, которое может привести к сердечному приступу.



Исследования проводились под руководством ученых из Института сердца Смидта в Седарс-Синай и Отдела искусственного интеллекта в медицине (AIM) медицинского центра.
В исследовании, посвященном остановке сердца и опубликованном в рецензируемом журнале «Сердечный ритм», была выявлена группа новых биомаркеров крови, специфически связанных с внезапной остановкой сердца. Эти биомаркеры могут улучшить клиническое прогнозирование внезапной остановки сердца – опасного для жизни состояния, которое стало достоянием прессы после того, как в начале этого месяца у игрока НФЛ Дамара Хэмлина произошла остановка сердца в середине игры.



Внезапная остановка сердца – это внезапная потеря сердцебиения, от которой ежегодно страдают более 350 000 человек в США. Несмотря на организованную систему экстренного медицинского реагирования, менее 10% людей, у которых произошла остановка сердца, выживают.
«Удручающие показатели выживаемости при внезапной остановке сердца свидетельствуют о необходимости определения риска, раннего прогнозирования и улучшения первичной профилактики», – сказал Сумит Чуг, доктор медицинских наук, старший автор исследования, профессор и директор Центра сердечного ритма и Отдела АИМ.



Чуг, также директор Центра по предотвращению остановки сердца в Седарс-Синай, посвятил свою карьеру изучению внезапной остановки сердца. Его исследования привели к разработке новых методов прогнозирования внезапной остановки сердца, которые в настоящее время оцениваются с целью внедрения их в клиническую практику.



В данном исследовании, проведенном совместно с лабораторией Ван Эйка в Cedars-Sinai, ученые проанализировали большое количество биомаркеров крови, полученных от людей, переживших внезапную остановку сердца, сравнивая результаты одной когорты людей без ишемической болезни сердца и одной когорты с этим заболеванием.
«Мы выявили в общей сложности 26 белковых биомаркеров, связанных с внезапной остановкой сердца, когда случаи заболевания сравнивались с контролем, из которых 20 отличали внезапную остановку сердца от ишемической болезни сердца», – говорит Фэй Норби, доктор философии, научный сотрудник Центра профилактики остановки сердца в Институте сердца Смидта и первый автор исследования. «Хотя эти биомаркеры имеют потенциал для улучшения прогнозирования внезапной остановки сердца, необходимы будущие исследования, чтобы воспроизвести эти результаты в более крупной группе пациентов».
Исследование кальция в коронарных артериях, опубликованное в журнале Американского общества эхокардиографии, впервые показывает, что ультразвуковое изображение сердца может быть «прочитано» алгоритмом искусственного интеллекта для точного определения наличия у пациента большого количества отложений в коронарных артериях.



Традиционно кальциевые отложения в коронарных артериях диагностируются с помощью компьютерной томографии, которая доступна не в каждом центре, подвергает пациентов облучению и является дорогостоящей. С другой стороны, ультразвуковое исследование сердца – также называемое эхокардиограммой – может быть проведено в клинике или кабинете врача, не вызывает облучения и, как правило, стоит гораздо дешевле.
«Мы показали, что эхокардиограммы, интерпретированные с помощью нашего программного обеспечения ИИ, могут предсказывать кальций коронарных артерий и прогнозировать риск сердечного приступа почти так же хорошо, как компьютерная томография», – сказал старший автор исследования Дэвид Оуян, доктор медицинских наук, кардиолог из отделения кардиологии в Институте сердца Смидта и исследователь из отдела АИМ. «Это оказалось верным даже в тех случаях, когда невооруженным глазом читатель-эксперт видит, что ультразвуковое изображение сердца выглядит вполне нормальным».



Используя набор данных из 2 881 изображения эхокардиограммы, исследователи обучили инструмент искусственного интеллекта на основе видео, чтобы предсказать количество кальция в коронарных артериях. Баллы варьируются от нуля – «идеальный» показатель, не указывающий на накопление кальция в коронарных артериях – до более чем 2 000, что является плохим прогнозом для человека, представляющим высокий риск сердечного приступа и заболевания коронарных артерий.



Модель глубокого обучения на основе видео успешно предсказала нулевые показатели у пациентов с хорошим здоровьем, а также высокие показатели коронарного кальция, что, вероятно, предвещает худший прогноз на будущее.
Оуян и команда надеются, что эта эффективная технология – включающая оценку кальция коронарных артерий для каждого пациента – может быть использована во всех лабораториях эхокардиографии. По словам Оуянга, этот тип ресурсов «позволит быстрее, потенциально чаще и в целом более экономически эффективно проводить визуализацию, которая дает клинически ценную, прогностическую информацию».

Cedars-Sinai Medical Center