יישום טכניקות בינה מלאכותית על נתוני אולטרסאונד לב עשוי להקל על זיהוי חולים עם אי ספיקת לב מתקדמת, כך מצא מחקר חדש. המחקר – בהובלת החוקרים ב-Weill Cornell Medicine, Cornell Tech, Cornell Ann S. Bowers College of Computing and Information, University Columbia Velos College of Physicians and Surgeons ו-NewYork-Presbyterian – מציע סיכוי לטיפול טוב יותר באלפים רבים של חולים שעלולים להתעלם מהם עקב הקושי לאבחן את מצבם.
אי ספיקת לב מתקדמת מזוהה כיום באמצעות בדיקת מאמץ לב-ריאה (CPET), אשר דורשת ציוד מיוחד וצוות מיומן, והיא זמינה בדרך כלל רק במרכזים רפואיים גדולים. בין היתר בשל צוואר בקבוק אבחנתי זה, רק מעטים מתוך 200,000 האנשים המוערכים בארצות הברית עם אי ספיקת לב מתקדמת מקבלים טיפול מתאים מדי שנה. במחקר החדש, שפורסם ב-3 במרץ ב-npj Digital Medicine, החוקרים בדקו שיטה חדשה המונעת בינה מלאכותית שעשויה להסיר את צוואר הבקבוק הזה. השיטה החדשה מנבאת ברמת דיוק גבוהה את מדד ה-CPET החשוב ביותר, שיא צריכת החמצן (שיא VO2), תוך שימוש בתמונות אולטרסאונד הרבה יותר קלות להשגה של לב המטופל בתוספת רשומות הבריאות האלקטרוניות של המטופל.
זה פותח מסלול מבטיח להערכה יעילה יותר של חולים עם אי ספיקת לב מתקדמת באמצעות מקורות נתונים שכבר מוטמעים בטיפול השגרתי".
ד"ר פיי וואנג, סופר בכיר במחקר, דיקן עמית למדעי בינה מלאכותית ומדעי הנתונים והפרופסור של פרנסס וג'ון ל. לואב לאינפורמטיקה רפואית ב-Will Cornell Medicine
המחקר היה שיתופי מאוד, כלל לא רק צוות מומחי אינפורמטיקה ובינה מלאכותית של ד"ר וואנג, אלא גם קבוצות בראשות ד"ר דבורה אסטרין, דיקנית משנה לאימפקט ב-Cornell Tech; ובצד הקליני, ד"ר ניר אוריאל, מנהל אי ספיקת לב מתקדמת והשתלות לב בניו יורק-פרסביטריאן.
מימוש ההבטחה של AI בטיפול באי ספיקת לב
המאמר בכתב העת הוא הראשון שעלה מיוזמת הבינה המלאכותית הקרדיווסקולרית, מאמץ רחב של קורנל, קולומביה וניו-יורק-פרסביטריאן לחקור את השימוש בבינה מלאכותית לשיפור האבחון והניהול של אי ספיקת לב. ההתקדמות האחרונה בתחום הבינה המלאכותית אפשרה לא רק יישומים פופולריים לצרכנים ולעסקים, אלא גם מודלים של למידת מכונה שהוכשרו לזהות דפוסים הקשורים למחלות בנתונים רפואיים מבוססי טקסט ותמונה.
"בתחילה הרכבנו קבוצה של יותר מ-40 מומחי אי ספיקת לב וביקשנו מהם לספר לנו היכן לדעתם ניתן ליישם את הבינה המלאכותית בצורה הטובה ביותר", אמר ד"ר אוריאל, שהוא גם פרופסור סימור, פול וגלוריה מילשטיין לקרדיולוגיה במחלקה לרפואה באוניברסיטת קולומביה ואגלוס קולג' לרופאים ומנתחים ופרופסור נוסף לרפואה בחטיבת הרפואה של קורנל גרינברג בחטיבת קורניל.
שימוש בבינה מלאכותית על נתוני אולטרסאונד לבביים כדי לסייע בזיהוי חולי אי ספיקת לב מתקדמים נראה אחד היישומים המבטיחים ביותר. לאחר מכן פנה ד"ר אוריאל למומחי AI ב-Cornell Tech, Cornell Bowers ו-Weill Cornell Medicine, שפיתחו את מודל למידת המכונה החדש במשך כמה שנים של שיתוף פעולה.
"האינטראקציה ההדוקה בין קלינאים וחוקרי בינה מלאכותית בפרויקט הזה הביאה בסופו של דבר את הפיתוח של טכניקות בינה מלאכותיות חדשות שלא היו נחקרות אחרת", אמרה ד"ר אסטרין, שהיא פרופסור רוברט ו. טישמן מ-37' למדעי המחשב בקורנל טק, פרופסור בקורנל באוורס ופרופסור למדעי בריאות האוכלוסייה ב-Weill Cornell Medicine. "אז, זה היה מקרה של רפואה שמעצבת את עתיד הבינה המלאכותית – לא רק הבינה המלאכותית שמעצבת את עתיד הרפואה."
צוות הבינה המלאכותית בראשותו של ד"ר וואנג, כולל המחברים הראשיים ד"ר ג'ה הואנג וד"ר ווישן פאן יחד עם סטודנטים וסגל ב-Cornell Bowers, פיתחו מודל למידת מכונה רב-מודאלית, מרובת מופעים, שיכול לעבד מספר סוגי נתונים שונים, כולל תמונות אולטרסאונד נעות רגילות של הלב, תמונות צורות גל קשורות המציגות דינמיקה של שסתומי הלב ופריטים שונים שנמצאו בדינמיקה של שסתומי הלב ופריטים בריאותיים אלקטרוניים ותרשומות שונות.
המודל הוכשר על פי נתונים לא מזוהים מ-1,000 חולים עם אי ספיקת לב שנראו במרכז הרפואי של אוניברסיטת ניו יורק-פרסביטריאן/קולומביה. לאחר הכשרה, הוטלה על המודל את המשימה לחזות את שיא ה-VO2 בקביעה יעילה של מצב סיכון גבוה – עבור קבוצה חדשה של 127 חולים עם אי ספיקת לב משלושה קמפוסים אחרים בניו-יורק-פרסביטריאן.
התוצאות היו טובות יותר מכל מה שדווח בעבר עבור חיזוי שיא VO2 מבוסס AI. עבור כלים שנועדו להבחין בין מטופלים בסיכון גבוה ממטופלים אחרים, החוקרים השתמשו במדד המתייחס להסתברות שלמטופל בסיכון גבוה שנבחר באקראי במדגם יש סיכון חזוי גבוה יותר מאשר מטופל בסיכון נמוך שנבחר באקראי. נתון זה במקרה זה הצביע על דיוק כולל של כ-85%, מה שמצביע על כך שהוא יהיה שימושי במסגרות קליניות.
הצוות כבר החל לתכנן מחקרים קליניים של הגישה החדשה, אשר יידרש לאישור מינהל המזון והתרופות האמריקאי ולאימוץ קליני שגרתי.
"אם נוכל להשתמש בגישה זו כדי לזהות חולי אי ספיקת לב מתקדמים רבים שלא היו מזוהים אחרת, אז זה ישנה את הפרקטיקה הקלינית שלנו וישפר משמעותית את תוצאות המטופל ואיכות החיים", אמר ד"ר אוריאל.
