ШІ може виявити ризик серцевої недостатності за 10 років до її розвитку

Електрична активність серця під час сну може містити ознаки майбутніх проблем зі здоров’ям. Дослідники розробили модель штучного інтелекту, яка аналізує дані лише одного каналу електрокардіограми (ЕКГ), записаної під час нічного дослідження сну, та оцінює ризик розвитку низки серцево-судинних захворювань протягом наступних 10 років.

Результати дослідження опубліковано в журналі SLEEP. Роботу виконала команда науковців під керівництвом фахівців Університету Еморі за підтримки Національних інститутів здоров’я США (NIH). Автори вважають, що такий підхід у перспективі допоможе виявляти людей із підвищеним ризиком ще до появи очевидних симптомів.

Як працює прогнозування за нічною ЕКГ

Під час полісомнографії — комплексного дослідження, яке використовують для діагностики розладів сну, — лікарі реєструють не лише мозкову активність і дихання, а й електричні сигнали серця. Однак ці дані зазвичай аналізують насамперед для оцінювання стану пацієнта під час самого дослідження, а їхній потенціал для прогнозування віддалених ризиків використовується не повністю.

Науковці навчили модель глибокого навчання аналізувати записи ЕКГ разом із даними про стадії сну. Спочатку її тренували на інформації про 15 809 пацієнтів, які проходили обстеження в Массачусетській лікарні загального профілю в Бостоні. Потім алгоритм перевірили на двох незалежних наборах даних: майже 9 810 пацієнтів лікарні Університету Еморі та 12 576 пацієнтів медичного центру Beth Israel Deaconess.

Модель оцінювала ймовірність розвитку фібриляції передсердь — порушення серцевого ритму, інсульту, серцевої недостатності, інфаркту міокарда, а також смерті з будь-якої причини.

Які ризики виявив штучний інтелект

Вищий показник ризику, визначений алгоритмом, був пов’язаний із більшою ймовірністю кількох несприятливих наслідків навіть після врахування віку, статі, діабету, гіпертонії, куріння та характеристик сну.

Зокрема, збільшення оцінки ШІ на одне стандартне відхилення було пов’язане з такими змінами відносного ризику в досліджених групах:

• Фібриляція передсердь: на 103–172% вищий ризик.
• Інсульт: на 19–40% вищий ризик.
• Серцева недостатність: на 69–133% вищий ризик.
• Смерть із будь-якої причини: на 65–82% вищий ризик.

Зв’язок з інфарктом міокарда виявився менш послідовним: статистично значуще підвищення ризику спостерігали лише в одній із двох груп перевірки. Тому можливості моделі для прогнозування інфарктів та інсультів потребують подальшого вдосконалення.

Важливо, що наведені відсотки описують відносне підвищення ризику, а не абсолютну ймовірність захворіти. Висока оцінка ШІ не означає, що людина обов’язково матиме відповідну проблему.

Чому важливі зміни серцевого ритму під час сну

Особливо інформативними виявилися деякі зміни серцевого ритму та електричного проведення сигналів на ранніх стадіях сну. Дослідники припускають, що швидкі коливання активності вегетативної нервової системи в цей період можуть робити помітнішими тонкі відхилення в роботі серця.

Додавання оцінки алгоритму до традиційних моделей прогнозування також поліпшило їхню точність для окремих результатів: зокрема, прогнозування фібриляції передсердь — до 6%, серцевої недостатності — до 9%, а смертності — до 7%.

Наразі метод не є готовою заміною стандартних обстежень і потребує подальшої перевірки перед широким клінічним застосуванням. Проте в майбутньому його можуть інтегрувати в наявні дослідження сну, щоб допомагати лікарям визначати пацієнтів, яким потрібне додаткове обстеження та уважніше спостереження.