Przyszłość diagnostyki kardiologicznej – rola nowych technologii

Ten artykuł jest skierowany do kardiologów oraz właścicieli centrów medycznych, którzy chcą zgłębić temat nowych technologii w diagnostyce kardiologicznej. Artykuł obejmuje przegląd innowacyjnych urządzeń już wdrożonych do praktyki klinicznej, a także najnowszych technologii będących na etapie badań, które mają potencjał zrewolucjonizować diagnostykę i leczenie chorób serca w najbliższej przyszłości.

Spis treści

Sztuczna inteligencja w opiece zdrowotnej
AI w analizie EKG
Testy wysiłkowe – nowe możliwości w diagnostyce i monitorowaniu chorób serca
Oprogramowanie diagnostyczne do analizy EKG – przekształca komputer w zaawansowany system diagnostyczny.
Diagnoza zaburzeń pracy serca a nowe technologie
Nowe możliwości w diagnostyce kardiologicznej

W tym artykule skupimy się na technologiach w diagnostyce kardiologicznej. Szczegółowo przeanalizujemy, jak sztuczna inteligencja wpływa na skuteczność badań, zwiększając precyzję postawionych diagnoz np. przyspieszając wykrywanie schorzeń serca. Przedstawimy również najnowsze badania naukowe oraz ich wyniki, pokazując, w jaki sposób nowoczesne algorytmy wspierają lekarzy w podejmowaniu trafnych decyzji klinicznych.

Sztuczna inteligencja w opiece zdrowotnej

Technologie informatyczne oraz sztuczna inteligencja w medycynie mają na celu wsparcie lekarzy w przetwarzaniu danych i uzyskaniu lepszych wyników w leczeniu pacjentów. Chociaż nie zastąpią specjalistów, umożliwiają delegowanie niektórych aspektów pracy, zwłaszcza administracyjnych, do komputerów, dzięki czemu specjalista jest w stanie skupić się na pacjencie. Zaletą nowych rozwiązań jest również fakt, że sztuczna inteligencja działa zakulisowo, a pacjenci kardiologiczni mogą dostrzec rezultaty z jej stosowania np. poprzez skrócenie czasu potrzebnego na uzyskanie wyników czy postawienie szybkiej i trafnej diagnozy.

Zaletami wprowadzenia sztucznej inteligencji do diagnostyki kardiologicznej są:

• prewencja
• wczesna diagnostyka
• szybkie i czytelne wyniki w postaci wykresów/tabel
• indywidualne podejście do każdego pacjenta
• minimalizacja inwazyjności zabiegów
• telemedycyna/zdalne monitorowanie stanu zdrowia pacjentów
• skuteczna interwencja medyczna.

AI w analizie EKG

Najnowsze badania wskazują na skuteczne wykorzystanie systemów AI do analizy sygnału EKG, co umożliwia wykrywanie i klasyfikację nieprawidłowości sercowych z wysoką precyzją i szybkością.

Przykładem jest system opracowany przez naukowców z Cornell University – uczelni badawczej i partnera Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku – który został przetestowany na ponad 52 tysiącach pacjentów z różnych regionów i populacji na całym świecie

Prace nad tym rozwiązaniem opisano w publikacji „System sztucznej inteligencji do wykrywania i badań przesiewowych nieprawidłowości serca za pomocą obrazów elektrokardiogramu” autorstwa:

Deyun Zhang, Shijia Geng, Yang Zhou, Weilun Xu, Guodong Wei, Kai Wang, Jie Yu, Qiang Zhu, Yongkui Li, Yonghong Zhao, Xingyue Chen, Rui Zhang, Zhaoji Fu, Rongbo Zhou, Yanqi E, Sumei Fan, Qinghao Zhao, Chuandong Cheng, Nan Peng, Liang Zhang, Linlin Zheng, Jianjun Chu, Hongbin Xu, Chen Tan, Jian Liu, Huayue Tao, Tong Liu, Kangyin Chen, Chenyang Jiang, Xingpeng Liu, Shenda Hong

System sztucznej inteligencji (AI) osiągnął wydajność na poziomie eksperckim w analizie sygnału elektrokardiogramu (EKG). Jednak w słabo rozwiniętych krajach lub regionach, w których system informacji zdrowotnej jest niedoskonały, można wykonywać tylko papierowe EKG. Analiza rzeczywistych obrazów EKG (zdjęć lub skanów papierowych EKG) pozostaje trudna ze względu na złożone środowiska lub zakłócenia.

 W tym badaniu został przedstawiony system sztucznej inteligencji opracowany do wykrywania i badania przesiewowego nieprawidłowości serca (CA) na podstawie rzeczywistych obrazów EKG. System został oceniony na dużym zbiorze danych obejmującym 52 357 pacjentów z wielu regionów i populacji na całym świecie. W zadaniu detekcji system sztucznej inteligencji uzyskał obszar pod krzywą pracy odbiornika (AUC) wynoszącą odpowiednio 0,996 (test wstrzymania), 0,994 (test zewnętrzny 1), 0,984 (test zewnętrzny 2) i 0,979 (test zewnętrzny 3). Wyniki detekcji systemu AI wykazały silną korelację z diagnozą kardiologów (kardiolog 1 (R=0,794, p<1e-3), kardiolog 2 (R=0,812, p<1e-3)). W zadaniu przesiewowym system sztucznej inteligencji osiągnął AUC na poziomie 0,894 (test wstrzymania) i 0,850 (test zewnętrzny). Wydajność przesiewowa systemu AI była lepsza niż kardiologów (system AI (0,846) vs. kardiolog 1 (0,520) vs. kardiolog 2 (0,480)).

Badanie pokazuje wykonalność dokładnego, obiektywnego, łatwego w użyciu, szybkiego i taniego systemu sztucznej inteligencji do wykrywania i badania przesiewowego CA. System może być wykorzystywany przez pracowników służby zdrowia, opiekunów i zwykłych użytkowników do oceny CA na podstawie rzeczywistych obrazów EKG.

Źródło badań: [2302.10301] System sztucznej inteligencji do wykrywania i badań przesiewowych nieprawidłowości serca za pomocą obrazów elektrokardiogramu

Rozwój nowych technologii w kardiologii wpłynął również na sam wygląd elektrokardiografów. Urządzenia dostępne obecnie na rynku występują coraz częściej jako wersje przenośne, umożliwiając lekarzom zdalne nadzorowanie zmienności rytmu serca u pacjentów. Urządzenia przeznaczone do rejestracji i klasyfikacji każdego uderzenia serca, umożliwiają zebranie kompletnego zapisu EKG, tworząc czytelne wykresy i podsumowania statystyczne.

Przenośne elektrokardiografy umożliwiają lekarzowi zabranie urządzenia np. na wizytę domową u pacjenta, kiedy jego stan zdrowia uniemożliwia samodzielne dotarcie do placówki medycznej. Jako przykład podać można urządzenie EKG ECG 100L, czyli lekki i przenośny aparat EKG, który dzięki kompaktowym rozmiarom może być łatwo transportowany przez lekarza lub pielęgniarkę i użyty do wykonania badania poza placówką medyczną. Te niewielkie urządzenie o wadze 1,4 kilograma umożliwia:

• przechowywanie danych lub poprzez port USB na pamięci zewnętrznej,
• pracę w trybie ręcznym i AUTO,
• kontrolę kontaktu elektrod z ciałem pacjenta,
• wydruk badania na papierze 100 mm,
• zasilanie sieciowe i akumulatorowe.

Kompaktowe urządzenie może okazać się przydatne m.in. lekarzom i pielęgniarkom podczas wizyt domowych, ratownikom medycznym czy lekarzom prowadzącym praktykę prywatną.

Testy wysiłkowe – nowe możliwości w diagnostyce i monitorowaniu chorób serca

Testy wysiłkowe to podstawa w diagnostyce kardiologicznej, a nowoczesne technologie znacząco zwiększają ich wartości diagnostyczne, czyniąc je bardziej precyzyjnymi, bezpiecznymi i komfortowymi dla pacjentów. Otwierają również nowe możliwości w diagnostyce i monitorowaniu chorób serca, umożliwiając jednoczesne monitorowanie wielu parametrów w czasie rzeczywistym. Choroby układu krążenia powinny być wykrywane i kontrolowane tak szybko, jak to możliwe – z natychmiastowym leczeniem w nagłych wypadkach i dostępem do rehabilitacji w przypadku nagłych zdarzeń.

Precyzyjna regulacja pozycji pacjenta oraz możliwość płynnego przejścia z fazy wysiłkowej do spoczynkowej są kluczowe dla uzyskania diagnostycznie wartościowych obrazów. Nowa generacja urządzeń diagnostycznych w kardiologii umożliwia kompleksową diagnostykę kardiologiczną oraz stałą obserwację reakcji układu krążenia na zwiększający się wysiłek fizyczny u pacjentów.

Dzięki temu, że jedno urządzenie jest w stanie monitorować tak wiele czynników, co umożliwia specjaliście koncentrację uwagi na pacjencie i jego diagnostyce, a nie na samej obsłudze urządzenia.

Ergometr znajduje zastosowanie nie tylko w przeprowadzaniu prób wysiłkowych, lecz również w badaniach echokardiograficznych pod obciążeniem, diagnostyce wydolności układu krążenia, monitorowaniu rehabilitacji kardiologicznej, a także w badaniach naukowych w kardiologii.

Oprogramowanie diagnostyczne do analizy EKG – przekształca komputer w zaawansowany system diagnostyczny

Urządzeniem dedykowanym szpitalom, przychodniom i kardiologom jest system badań kardiologicznych CardioSoft™ – oprogramowanie diagnostyczne, zaprojektowane do kompleksowej analizy badań kardiologicznych, w tym elektrokardiografii (ECG), testów wysiłkowych oraz monitorowania holterowskiego. Algorytm XTI podświetla wszelkie odchylenia od normy, umożliwiając specjaliście zaawansowaną analizę funkcjonalnej odpowiedzi pacjenta, jego profilu ryzyka sercowego oraz ryzyka choroby wieńcowej. System wspiera wykrywanie i efektywne leczenie chorób sercowo-naczyniowych, a także dostarcza personelowi medycznemu szeroki zakres kompleksowych pomiarów.

• Automatyczna interpretacja zapisów EKG w oparciu o algorytmy zgodne z wytycznymi międzynarodowych towarzystw kardiologicznych.
• Wsparcie dla badań spoczynkowych, wysiłkowych, długoterminowych oraz pediatrycznych.
• Kompatybilność z formatem DICOM i możliwość integracji z elektroniczną dokumentacją medyczną (EDM) oraz PACS.
• Centralne zarządzanie danymi pacjentów z zachowaniem standardów bezpieczeństwa RODO.
• Analiza trendów, porównywanie wyników w czasie, funkcja overlay do nakładania zapisów EKG.
• Generowanie szczegółowych raportów z możliwością personalizacji (logo placówki, dane lekarza).
• Wielostanowiskowy dostęp z zabezpieczeniami dostępu (role użytkowników).
• Możliwość konsultacji zdalnych dzięki eksportowi danych do formatów PDF lub XML.

Wyniki wyświetlane są szybko, w formacie łatwym do odczytania, dając możliwość dogłębnej analizy odpowiedzi pacjenta podczas próby wysiłkowej.

Więcej informacji: https://sklep.meden.com.pl/diagnostyka-kardiologiczna/12547-system-badan-kardiologicznych-cardiosoft.html

Diagnoza zaburzeń pracy serca a nowe technologie

Tradycyjne holtery, mimo że skutecznie monitorują pracę serca i pomagają w diagnozowaniu zaburzeń pracy serca, nie są w pełni komfortowe dla pacjentów. Urządzenie składa się w wielu kabli i elektrod przyklejonych do skóry, nie jest wodoodporne, a rejestrator (noszony na pasku lub szyi) może ograniczać swobodę ruchów. Obawa przed przypadkowym odłączeniem elektrod ogranicza ruchy zarówno w ciągu dnia, jak i podczas snu.

Nowoczesne technologie znacznie ulepszają diagnostykę kardiologiczną, wprowadzając holtery nowej generacji, które są znacznie bardziej komfortowe i precyzyjne. Urządzenia często charakteryzują się kompaktową obudową, eliminując potrzebę licznych kabli i dużych rejestratorów, co zwiększa wygodę pacjenta i pozwala na swobodniejsze wykonywanie codziennych czynności. Dzięki zaawansowanym algorytmom opartym na sztucznej inteligencji, nowoczesne holtery potrafią szybciej i dokładniej analizować dane, wychwytując nawet subtelne zaburzenia rytmu serca. Możliwość zdalnego przesyłania wyników do lekarza przyspiesza proces diagnostyczny, a dłuższy czas monitorowania pozwala na uchwycenie rzadziej występujących arytmii.

W badaniu przeprowadzonym przez zespół specjalistów z warszawskich i łódzkich ośrodków kardiologicznych oceniono skuteczność nowoczesnego, przenośnego systemu do długoterminowego monitorowania pracy serca w czasie rzeczywistym.

Analizą objęto 115 pacjentów w wieku młodzieńczym, u których równolegle rejestrowano dobowe zapisy EKG przy użyciu klasycznego holtera oraz nowoczesnego rozwiązania do ciągłego, długoterminowego monitorowania EKG w czasie rzeczywistym. Wyniki wykazały wysoką zgodność pomiędzy obiema metodami w zakresie kluczowych parametrów, takich jak średni rytm serca oraz wykrywanie zaburzeń rytmu – zarówno komorowych, jak i nadkomorowych. Uzyskane dane potwierdzają, że nowoczesne urządzenia przenośne, oferujące ciągłą rejestrację EKG i transmisję danych w czasie rzeczywistym, są równie wiarygodne diagnostycznie jak tradycyjne rejestratory. Szczególnie dobrze sprawdzają się w ocenie rytmu serca u dzieci i młodzieży, zapewniając pacjentom większy komfort i mobilność.

Źródło badań: PocketECG: nowa nieinwazyjna metoda ciągłego monitorowania EKG w czasie rzeczywistym — wstępne wyniki u dzieci i młodzieży | Kardiologia dziecięca

To jednak niejedyny przykład zastosowania najnowszych technologii w diagnozie zaburzeń pracy serca. Na rynku dostępne są również przenośne monitory EKG, dzięki którym wyniki badania analizowane i zapisywane są na smartfonie, a do przeprowadzenia badania nie są potrzebne żadne przewody, elektrody ani żele. Darmowa aplikacja łączy się z przenośnym monitorem EKG i przedstawia dokładne wyniki badania na ekranie telefonu lub tabletu. Urządzenie posiada 2 czujniki na palce, a także dodatkowy 3. czujnik od spodu, aby dokonać bezpośredniego kontaktu ze skórą lewej nogi lub kolana. Zaawansowana technologia  umożliwia zapis z sześciu kanałów: EKG I, II, III, aVL, aVR, aVF.

Nowe możliwości w diagnostyce kardiologicznej

Nowe technologie w diagnostyce kardiologicznej otwierają przed medycyną zupełnie nowe możliwości — od bardziej precyzyjnej i szybszej diagnostyki, przez personalizację terapii, aż po zdalne monitorowanie pacjentów w czasie rzeczywistym. Wdrażanie innowacyjnych urządzeń i algorytmów opartych na sztucznej inteligencji może nie tylko podnieść jakość opieki kardiologicznej, ale umożliwić specjalistom skuteczniejszą prewencję i wcześniejsze wykrywanie zagrożeń zdrowotnych. Celem jest przede wszystkim poprawa wyników leczenia i jakości życia pacjentów kardiologicznych.

Dla kardiologów i właścicieli centrów medycznych oznacza to konieczność ciągłego śledzenia postępów technologicznych oraz ich umiejętnego wdrażania do praktyki klinicznej. Choć wiele obiecujących rozwiązań jest jeszcze na etapie badań, już teraz warto analizować ich potencjał i przygotowywać się na przyszłość, w której technologia stanie się nieodłącznym elementem codziennej pracy lekarzy.

Jak podaje WHO:

• Choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów i niepełnosprawności w regionie europejskim.
• Obciążenie chorobami układu krążenia w regionie jest wyższe wśród mężczyzn, zwłaszcza we wschodniej części w porównaniu z częścią środkową i zachodnią.
• Wysokie ciśnienie krwi jest głównym czynnikiem ryzyka powodującym obciążenie chorobami układu krążenia.