Ein System, das künstliche Intelligenz (KI) integriert und Herz-Tomographie-Studien schnell verarbeitet, um präzisere Diagnosen zu stellen, wurde von Spezialisten von CONICET und der Favaloro University entwickelt.
Das Tool befindet sich in der Prototypenphase und hat nach der Analyse von Bildern von fast 1.200 Patienten eine Wirksamkeitsrate von über 95 % nachgewiesen. Die Arbeit, die darauf abzielt, die Diagnose zur Prävention von Herzinfarkten, zerebrovaskulären Unfällen (CVA) und anderen vaskulären Ereignissen zu verbessern, wird in der Zeitschrift beschrieben Express für biomedizinische Physik und Technik und wurde in Zusammenarbeit mit Radiologen der Abteilung für kardiovaskuläre Bildgebung des Europäischen Krankenhauses Georges Pompidou in Paris, Frankreich, durchgeführt.
- 95 %
- beträgt die Wirksamkeitsrate dieses Prototyps bei 1200 Patienten.
„Unser System ist noch nicht bereit für die Übertragung auf den medizinischen Bereich, aber wir haben einen Schritt in diese Richtung gemacht. „Wir möchten, dass es als Hilfsmittel für den Radiologen fungiert, um seine Arbeit zu beschleunigen, ihm aber stets die Möglichkeit gibt, die automatische Erkennung visuell zu überprüfen, damit er Korrekturen und Validierungen vornehmen kann“, betont er. Damián Craiem, Leiter der Studie, CONICET-Forscher und Leiter des Bioengineering-Labors am Institut für Translationale Medizin, Transplantation und Bioengineering (IMETTyB, CONICET-Favaloro University).
Eine der häufigsten Gefäßerkrankungen ist die Arteriosklerose und besteht in der pathologischen Ansammlung von Lipiden in der Arterienwand. Diese Lipidplaques altern und können verkalken und Herzinfarkte, Schlaganfälle und andere vaskuläre Ereignisse auslösen.
Das Vorhandensein von Kalzium in den Herzkranzgefäßen ist mit einem erhöhten Herzinfarktrisiko verbunden. Andererseits untersuchen wir Aortenkalzium seit mehreren Jahren, da es Hinweise darauf gibt, dass es bei der Vorhersage extrakoronarer Ereignisse wie Schlaganfall spezifischer ist.“
Damián Craiem, Leiter der Studie. CONICET-Forscher.
„Bei Patienten mit Anzeichen einer Herz-Kreislauf-Erkrankung hat sich der Nachweis von Koronar- und Aortenkalzium mithilfe von Tomographiebildern als wirksames Instrument zur Verbesserung der Frühprävention erwiesen. Unser KI-System erkennt und misst das in diesen Bildern enthaltene Kalzium schnell und genau“, erklärt Craiem.
Automatische Verarbeitung von Herzscans:
Gefäßkalzium wird auf CT-Scans als weiße Flecken gesehen, die an den Rändern der Arterienwände erscheinen. Um dies zu messen, verwendet der Radiologe im Allgemeinen eine Software, die es ihm ermöglicht, das Herz und die Arterien Ebene für Ebene zu scannen, Kandidaten hervorzuheben, bei denen es sich möglicherweise um potenzielle Läsionen handelt, und dann auf jede einzelne zu klicken, um sie zu validieren.
„Ein Patient kann Dutzende von Verkalkungen haben und Dieses Verfahren ist normalerweise langwierig und mühsam. Unser Projekt bestand darin, Software zu trainieren, um zunächst zu lernen, die Aorta zu erkennen, in der sich Verkalkungen bilden, und dann nach potenziellen Läsionen zu suchen und zu entscheiden, welche davon wahr sind. In wenigen Minuten liefert das KI-System Kalziummessungen, wofür ein Radiologe manchmal zwischen 15 und 30 Minuten braucht“, betont Craiem. Und er fügt hinzu: „Zusammengefasst: das KI-basierte System ermöglicht Ihnen die automatische Messung eines Thorax-Kalzium-Scores. „Da das Risiko kardiovaskulärer Ereignisse mit der Menge an Kalzium in den Arterien zusammenhängt, hilft dieses automatische Tool Kardiologen, präventive Behandlungen zu verbessern.“
Das von Spezialisten von CONICET und der Favaloro University entwickelte System wurde getestet, um Aorta-Kalzium-Tomographie-Scans von 1.190 Patienten (80 % Männer und 20 % Frauen im Alter zwischen 48 und 66 Jahren) zu analysieren, und es wurde festgestellt, dass dies der Fall ist Seine Leistung hatte eine Wirksamkeitsrate von über 95 %.
„In der Medizin ist es am ethischsten, sich für die Fehler des Systems zu interessieren und nicht nur für seine Erfolge. Was passiert mit diesem 5 %-Fehler? Wie viele Patienten gibt es? Welche Konsequenzen können Messfehler auf die Diagnose dieser Menschen haben? Unser System ist so konzipiert, dass man einen Fehler nach oben schafft. Das heißt, Überschätzen Sie die Menge an Kalzium und unterschätzen Sie sie niemals. Dadurch kann das System im schlimmsten Fall einen höheren als den entsprechenden Kalziumwert melden und der Arzt kann den Messwert auswerten und korrigieren“, erklärt Craiem. Und er fährt fort: „Unser System ist nicht nur darauf ausgelegt, den Kalziumwert zu berechnen und eine Zahl zu melden, sondern auch, damit der Radiologe die erkannten Verkalkungen auf dem Bildschirm sehen und seine Meinung zur Entdeckung abgeben kann.“
Der Nachweis von Gefäßkalzium erfolgt als primäre Präventionsmaßnahme, das heißt mit dem Ziel, schwere Ereignisse wie einen Herzinfarkt oder Schlaganfall zu verhindern. Abhängig von der gefundenen Kalziummenge werden dem Patienten Empfehlungen gegeben, die von einer Ernährungsumstellung, körperlicher Aktivität oder Therapien zur Raucherentwöhnung bis hin zur Behandlung mit Medikamenten zur Blutdruck- und Cholesterinkontrolle reichen können. „Auch das Ergebnis einer Kalziumuntersuchung kann eine gute Nachricht sein. „Patienten ohne vaskuläres Kalzium haben normalerweise ein sehr geringes Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse“, sagt Craiem.
Für Elie Mousseaux, kardiovaskulärer Radiologe am Georges Pompidou European Hospital (HEGP) und Forschungsmitarbeiter, „Die mehr als 20-jährige Zusammenarbeit mit Forschern von CONICET und der Favaloro University ist für uns sehr fruchtbar, weil sie uns als Experten für Kardiologen in der Radiologie ermöglicht interagieren Sie direkt mit biomedizinischen Ingenieuren, die in der Lage sind, innovative Bildverarbeitungsanwendungen zu programmieren.“
„Kommerzielle Geräte wie Resonatoren und Tomographen werden im Allgemeinen mit Standardmessplattformen in Verbindung gebracht, die uns keine Innovationen ermöglichen.“R. Die Möglichkeit, mit Bioingenieuren von CONICET und der Favaloro University zusammenzuarbeiten, die KI-Techniken für kardiologische Bilder untersuchen, ermöglicht es uns, kreativ zu sein, Schauen Sie über das Bestehende hinaus und schlagen Sie neue, hochmoderne Werkzeuge vor, um bessere Diagnosen zu stellen und neue Behandlungen zu bewerten“, betont Gilles Soulat, Arzt am HEGP und ebenfalls Mitarbeiter der Arbeit.
„Im Gegensatz zu anderen eher klassischen Kalziumnachweistechniken benötigen solche, die auf KI basieren, eine Reifezeit, bevor sie in der täglichen klinischen Praxis eingesetzt werden können. Daran arbeiten wir, um zur Entwicklung eines Werkzeugs beizutragen, das der Verbesserung der Gesundheit von Patienten dient“, schließt Craiem, ein Elektronikingenieur mit einem Master-Abschluss in Biomedizintechnik und einem Doktortitel des UBA und der Paris Descartes Universität, in Frankreich.
An der Studie nahmen auch teil Federico Guilenea, Biomedizinischer Ingenieur und CONICET-Doktorand in der von Craiem geleiteten Gruppe am IMETTyB, und Mariano Casciaro, Biomedizinischer Ingenieur, PhD am UBA und CONICET-Forscher.
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