Un'IA legge le ecografie cardiache e misura il ventricolo destro

Durante un'ecografia cardiaca di routine, gli ecocardiografisti devono individuare una camera difficile da vedere. Il ventricolo destro, la parte del cuore che pompa il sangue verso i polmoni, ha una forma a mezzaluna e si trova dietro lo sterno, quindi misurarlo richiede tempo e competenza considerevoli. L'alternativa più precisa, la risonanza magnetica cardiaca (imaging a risonanza magnetica), è costosa e non è disponibile in modo altrettanto diffuso. Un gruppo dell'Mass General Brigham Heart and Vascular Institute si è proposto di automatizzare questa misurazione.

Lo strumento, DROID-RV, è un modello di deep learning, una forma di IA particolarmente efficace nell'elaborazione di immagini. Gli autori lo hanno addestrato su oltre 380.000 clip video di ecocardiogramma provenienti da circa 17.000 pazienti visitati in ambulatori di cardiologia. Insieme ai colleghi dell'iniziativa Apprendimento automatico per la salute (Machine Learning for Health) del Broad Institute del MIT e di Harvard, gli hanno insegnato ad apprendere sia da descrizioni scritte della camera sia da misurazioni numeriche. Lo hanno poi testato su circa 9.100 pazienti di medicina di base del proprio sistema sanitario e su un insieme indipendente di 831 pazienti di un ospedale in Ungheria. Infine, hanno collegato le sue previsioni alle cartelle cliniche dei pazienti, seguite nel tempo.

Quanto alla misurazione, DROID-RV ha stimato il diametro del ventricolo destro con un errore di circa 3 millimetri in media e ha individuato una ridotta funzione di pompaggio con elevata accuratezza, anche sul secondo insieme di dati esterno. Le previsioni hanno inoltre seguito l'evoluzione successiva delle malattie. I pazienti per i quali il modello prevedeva ventricoli destri dilatati avevano il doppio della probabilità di morire entro cinque anni rispetto a quelli con dimensioni previste normali. Dimensioni maggiori o una funzione peggiore sono risultate associate a scompenso cardiaco, fibrillazione atriale (un battito cardiaco irregolare) e morte. Questi legami reggono anche tenendo conto di età, sesso, altezza, peso e funzione del ventricolo sinistro, la principale camera di pompaggio.

Il risultato più sorprendente, secondo gli autori, è che le previsioni erano talvolta più fortemente legate alle malattie future rispetto alle misurazioni che l'ecocardiografista aveva effettuato sulla stessa scansione. La disfunzione prevista restava associata alla morte e alla fibrillazione atriale anche tenendo conto di quella valutazione. Gli autori ipotizzano che il modello possa basarsi su parti del video che non vengono misurate di routine. Si tratta di associazioni osservate nelle cartelle cliniche dei pazienti; lo studio non dimostra che agire sulle previsioni modifichi gli esiti.

Per gli ecocardiografisti, il vantaggio più immediato è la velocità: lo strumento potrebbe fornire misurazioni preliminari e segnalare gli esami anomali che richiedono un'analisi più attenta. Potrebbe anche indirizzare i pazienti verso una risonanza magnetica, più costosa, quando serve, un aspetto che conta soprattutto dove le apparecchiature per la risonanza o i medici specialisti sono scarsi, e nei casi acuti che richiedono una valutazione immediata. Gli autori affermano che strumenti come DROID-RV potrebbero in futuro anche prevedere le malattie cardiovascolari, e che i modelli successivi potrebbero essere addestrati direttamente sugli esiti. Non indicano alcuna data per nessuno di questi sviluppi, e DROID-RV resta un risultato di ricerca.