Une IA mesure le ventricule droit sur des échographies cardiaques

Lors d'une échographie cardiaque de routine, les échographistes doivent repérer une cavité difficile à voir. Le ventricule droit, la partie du cœur qui envoie le sang vers les poumons, a une forme en croissant et se situe derrière le sternum : le mesurer demande donc un temps et une expertise considérables. L'alternative plus précise, l'IRM cardiaque (imagerie par résonance magnétique), est coûteuse et moins largement disponible. Une équipe de la Mass General Brigham Heart and Vascular Institute a voulu automatiser cette mesure.

L'outil, DROID-RV, est un modèle d'apprentissage profond, une forme d'IA particulièrement efficace pour traiter des images. Ses auteurs l'ont entraîné sur plus de 380 000 extraits vidéo d'échocardiographie provenant d'environ 17 000 patients suivis dans des consultations de cardiologie. Avec des collègues de l'initiative Machine Learning for Health du Broad Institute du MIT et de Harvard, ils lui ont appris à tirer parti à la fois de descriptions écrites de la cavité et de mesures numériques. Ils l'ont ensuite testé sur environ 9 100 patients de médecine générale issus de leur propre système de santé, ainsi que sur un jeu indépendant de 831 patients d'un hôpital hongrois. Enfin, ils ont relié ses prédictions aux dossiers médicaux des patients, suivis dans le temps.

Pour la mesure, DROID-RV a estimé le diamètre du ventricule droit à environ 3 millimètres près en moyenne, et il a identifié une fonction de pompage réduite avec une grande précision, y compris sur le jeu de données indépendant. Ses prédictions ont également permis de suivre l'évolution ultérieure des maladies. Les patients dont le ventricule droit était jugé dilaté avaient deux fois plus de risques de mourir dans les cinq ans que ceux dont la taille était jugée normale. Une taille plus grande ou une fonction plus dégradée étaient associées à l'insuffisance cardiaque, à la fibrillation auriculaire (un rythme cardiaque irrégulier) et au décès. Ces liens subsistaient après prise en compte de l'âge, du sexe, de la taille, du poids et de la fonction du ventricule gauche, la principale cavité de pompage.

Le résultat le plus frappant, selon les auteurs, est que les prédictions étaient parfois plus fortement liées aux maladies futures que les mesures effectuées par l'échographiste sur le même examen. Le dysfonctionnement prédit restait associé au décès et à la fibrillation auriculaire même après prise en compte de cette évaluation. Les auteurs avancent que le modèle pourrait exploiter des parties de la vidéo qui ne sont pas mesurées en routine. Il s'agit d'associations observées dans les dossiers des patients : l'étude ne montre pas qu'agir sur les prédictions modifie les résultats.

Pour les échographistes, le gain immédiat concerne la rapidité : l'outil pourrait fournir des mesures préliminaires et signaler les examens anormaux qui méritent un examen plus approfondi. Il pourrait aussi orienter les patients vers une IRM, plus coûteuse, lorsqu'elle est nécessaire, ce qui compte surtout là où les appareils d'IRM ou les lecteurs experts sont rares, et dans les cas aigus qui exigent une évaluation immédiate. Les auteurs estiment que des outils comme DROID-RV pourraient à terme prédire aussi les maladies cardiovasculaires futures, et que des modèles ultérieurs pourraient être entraînés directement sur les issues cliniques. Ils ne donnent aucune date pour rien de tout cela, et DROID-RV reste un résultat de recherche.