Il sistema di intelligenza artificiale è “addestrato” per leggere le scansioni retiniche convenzionali per i segni di malattie cardiache
Il sistema, che ha una precisione compresa tra il 70% e l’80% , prevede se i pazienti sono a rischio di infarto nel prossimo anno
Gli scienziati hanno sviluppato un sistema di intelligenza artificiale (AI) in grado di analizzare le scansioni oculari eseguite durante una visita di routine a un ottico o una clinica oculistica e identificare i pazienti ad alto rischio di infarto.
I medici hanno riconosciuto che i cambiamenti ai minuscoli vasi sanguigni nella retina sono indicatori di una malattia vascolare più ampia, compresi i problemi al cuore.
Nella ricerca, guidata dall’Università di Leeds, sono state utilizzate tecniche di deep learning per addestrare il sistema di intelligenza artificiale a leggere automaticamente le scansioni retiniche e identificare quelle persone che, nel corso dell’anno successivo, avrebbero avuto un infarto.
Il deep learning è una serie complessa di algoritmi che consentono ai computer di identificare modelli nei dati e di fare previsioni.
Scrivendo sulla rivista Nature Machine Intelligence , i ricercatori riferiscono che il sistema di intelligenza artificiale aveva un’accuratezza compresa tra il 70% e l’80% e potrebbe essere utilizzato come secondo meccanismo di riferimento per indagini cardiovascolari approfondite.
L’uso del deep learning nell’analisi delle scansioni retiniche potrebbe rivoluzionare il modo in cui i pazienti vengono regolarmente sottoposti a screening per i segni di malattie cardiache.
Una scansione dell’occhio. Credito: biobanca britannica
Il professor Alex Frangi, che detiene la cattedra Diamond Jubilee in Computational Medicine presso l’Università di Leeds ed è Turing Fellow presso l’Alan Turing Institute, ha supervisionato la ricerca. Ha detto: “Le malattie cardiovascolari, compresi gli attacchi di cuore, sono la principale causa di morte prematura nel mondo e il secondo più grande killer nel Regno Unito. Ciò causa malattie croniche e miseria in tutto il mondo.
“Questa tecnica apre la possibilità di rivoluzionare lo screening delle malattie cardiache. Le scansioni retiniche sono relativamente economiche e utilizzate di routine in molti studi ottici. A seguito dello screening automatizzato, i pazienti ad alto rischio di ammalarsi potrebbero essere indirizzati a servizi cardiaci specialistici.
“Le scansioni potrebbero anche essere utilizzate per tracciare i primi segni di malattie cardiache”.
Lo studio ha coinvolto una collaborazione mondiale di scienziati, ingegneri e clinici dell’Università di Leeds; NHS Trust degli ospedali di insegnamento di Leeds; l’ Università di York ; il Cixi Institute of Biomedical Imaging di Ningbo, parte dell’Accademia cinese delle scienze; l’Università della Costa Azzurra, Francia; il National Center for Biotechnology Information e il National Eye Institute, entrambi parte del National Institutes for Health negli Stati Uniti; e KU Leuven in Belgio.
La biobanca britannica ha fornito i dati per lo studio.
Chris Gale, professore di medicina cardiovascolare all’Università di Leeds e consulente cardiologo presso il Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, è stato uno degli autori del documento di ricerca.
Ha affermato: “Il sistema di intelligenza artificiale ha il potenziale per identificare le persone che partecipano a screening oculistici di routine che sono a maggior rischio futuro di malattie cardiovascolari, per cui i trattamenti preventivi potrebbero essere avviati prima per prevenire malattie cardiovascolari premature”.
Apprendimento approfondito
Durante il processo di deep learning, il sistema di intelligenza artificiale ha analizzato le scansioni retiniche e cardiache di oltre 5.000 persone. Il sistema di intelligenza artificiale ha identificato le associazioni tra patologia nella retina e cambiamenti nel cuore del paziente.
Una volta appresi i modelli di immagine, il sistema di intelligenza artificiale potrebbe stimare le dimensioni e l’efficienza di pompaggio del ventricolo sinistro, una delle quattro camere del cuore, dalle sole scansioni retiniche. Un ventricolo allargato è collegato a un aumentato rischio di malattie cardiache.
Con le informazioni sulla dimensione stimata del ventricolo sinistro e la sua efficienza di pompaggio combinate con dati demografici di base sul paziente, la sua età e sesso, il sistema di intelligenza artificiale potrebbe fare una previsione sul rischio di infarto nei successivi 12 mesi.
Attualmente, i dettagli sulle dimensioni e l’efficienza di pompaggio del ventricolo sinistro di un paziente possono essere determinati solo se dispongono di test diagnostici come l’ecocardiografia o la risonanza magnetica del cuore. Questi test diagnostici possono essere costosi e spesso sono disponibili solo in ambiente ospedaliero, rendendoli inaccessibili alle persone nei paesi con sistemi sanitari meno dotati o aumentando inutilmente i costi sanitari e i tempi di attesa nei paesi sviluppati.
Sven Plein, professore di imaging cardiovascolare presso la British Heart Foundation presso l’Università di Leeds e uno degli autori del documento di ricerca, ha affermato: “Il sistema di intelligenza artificiale è uno strumento eccellente per svelare i modelli complessi che esistono in natura, ed è ciò che noi hanno trovato qui – l’intricato schema dei cambiamenti nella retina legati ai cambiamenti nel cuore”.
