Денситометрия (тест плотности костей) поможет выявить повышенный риск сердечного приступа с помощью ИИ

Применение искусственного интеллекта в медицине открывает новые возможности, связанные с точным и быстрым анализом большого количества данных. Так, он помогает врачам точнее определить степень кальцификации аорты и риск сердечных заболеваний по данным обычного скрининга на остеопороз.

Определение риска болезней сердца по данным денситометрии: результаты исследования

Скрининговое исследование для определения плотности костной ткани (денситометрия) широко используется для диагностики остеопороза. Рентгеновские снимки боковых поверхностей позвоночника применяются в диагностике переломов позвонков и других признаков избыточного разрушения костей. Исследование может применяться и для оценки риска заболеваний сердца по степени отложений кальция в аорте. Однако анализ таких изображений требует специальной подготовки врачей и занимает длительное время.

Несколько ведущих медицинских учреждений, в том числе Гарвардская медицинская школа, провели исследование с использованием машинного обучения на средства гранта, выделенного Национальным институтом артрита, заболеваний опорно-двигательного аппарата и кожи. Было доказано, что искусственный интеллект быстро и точно оценивает изображения костной ткани и определяет риск сердечно-сосудистых заболеваний без участия человека.

Ученые разработали и протестировали алгоритмы машинного обучения для оценки кальцификации брюшной аорты при снимках бокового отдела позвоночника. Они были изучены у 8565 пожилых людей. Пациентам проводилась DXA-денситометрия для определения признаков остеопороза. Одновременно на таких изображениях можно оценить и отложения кальция в брюшной аорте, но подобный анализ занимает много времени и требует высокой квалификации специалиста.

Была разработана модель алгоритма нейросети для автоматизированного определения отложений кальция в стенке брюшной аорты. Для этого были получены 5012 боковых изображений позвоночника, которые вначале оценивались подготовленными врачами. После обучения и тестирования искусственного интеллекта он использовался у 8565 пациентов при стандартной диагностике остеопороза.

Ученые оценили корреляцию между данными о кальцификации брюшной аорты, полученными с помощью нейросети, и будущими негативными сердечно-сосудистыми событиями (инфаркт миокарда, ишемический инсульт, летальный исход вследствие сосудистой катастрофы).

Искусственный интеллект автоматически определяет степень кальцификации сосудистой стенки. Более высокое содержание кальция в стенке брюшной аорты коррелирует с высоким риском заболеваний сердца (прежде всего ИБС) и с худшим долгосрочным прогнозом.

Использовать машинную технологию можно при проведении стандартной процедуры денситометрии. Исследование минеральной плотности костей рекомендуется мужчинам старше 65 лет и женщинам в период менопаузы один раз в три года. Его результаты помогают определить раннюю стадию остеопороза и предотвратить его последствия. Дополнительная информация об отложении кальция в стенке крупных сосудов может использоваться для выявления риска атеросклероза и ИБС. Искусственный интеллект дает возможность получить эти данные практически без затрат времени и других ресурсов.

Кальцификация аорты и атеросклероз коронарных артерий

Похожие результаты были получены ранее при изучении результатов компьютерной томографии грудной клетки и сердца. Ученые выяснили, что отложения кальция в любой части аорты – восходящей, дуге, нисходящей, брюшной, а также в створках аортального клапана – достоверно связаны с кальцификацией коронарных артерий. В этом исследовании машинные технологии не использовались².

Выявление признаков кальциноза аорты на любом уровне может стать поводом для углубленного обследования и оценки риска ИБС. Помимо физикального обследования могут быть назначены общий и биохимический анализы крови, ЭКГ, ЭхоКГ, МРТ сердца, УЗИ сонных артерий, суточное мониторирование ЭКГ, компьютерная томография сердца, нагрузочное ЭКГ  тестирование. По этим результатам врач оценит вероятность ИБС, и при наличии ее риска направит пациента на дальнейшее обследование и лечение.

Другие факторы риска ИБС

Искусственный интеллект и современная диагностическая аппаратура пока не могут посоветовать человеку вовремя обратиться за медицинской помощью. Поэтому важна общая информированность людей о вероятности развития у них заболеваний сердца и сосудов.

Ишемическая болезнь сердца – ведущая причина смертности. Она связана с сужением или закупоркой сосудов, питающих кислородом сердечную мышцу. Вызывает такое нарушение сосудистой проходимости атеросклероз – отложение кальция и жиров на внутренней поверхности коронарных артерий. На ранней стадии этот процесс невозможно обнаружить с помощью современной аппаратуры. Однако врачи могут прогнозировать риск инфаркта и других заболеваний и вовремя устранить их угрозу.

Обратиться к специалисту (терапевту, затем к кардиологу и эндокринологу) необходимо в таких случаях:

• повышенное содержание холестерина (общего и ЛПНП), триглицеридов, высокий коэффициент атерогенности по данным биохимического анализа крови;
• «верхнее» (систолическое) артериальное давление 140 мм рт. ст. и выше, зарегистрированное три и более раза;
• курение;
• избыточный вес;
• физическая активность менее 30 минут в день;
• сахарный диабет 2 типа;
• инфаркт миокарда, инсульт у кровных родственников моложе 55 лет (мужчин) или 65 лет (женщин).

Не стоит пренебрегать возможностями профилактической медицины. Ежегодные несложные анализы, исследования и беседа с врачом могут снизить риск атеросклероза, заболеваний сердца и их осложнений.

Обязательно следует посетить врача при появлении симптомов ишемии миокарда или головного мозга:

• сжимающая или жгущая боль за грудиной при физических нагрузках, ходьбе против ветра, а также в ранние утренние часы;
• распространение боли в левый локоть, левое плечо или челюсть;
• чувство нехватки воздуха при нагрузке;
• перебои в работе сердца;
• эпизоды сильного головокружения;
• временные нарушения зрения, речи, движений или чувствительности конечностей;
• обмороки.

В распоряжении врачей сейчас есть много способов помочь пациенту, не допустить инвалидности, повысить качество жизни. Все активнее используются современные цифровые технологии, призванные улучшить качество диагностики и лечения и уменьшить время ожидания помощи.

Литература

1. Naeha Sharif, Syed Zulqarnain Gilani, David Suter, Siobhan Reid, Pawel Szulc, Douglas Kimelman, et al. Machine learning for abdominal aortic calcification assessment from bone density machine-derived lateral spine images. eBiomedicine. July 11, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2023.104676
2. Hata Y, Mochizuki J, Okamoto S, Matsumi H, Hashimoto K. Aortic calcification is associated with coronary artery calcification and is a potential surrogate marker for ischemic heart disease risk: A cross-sectional study. Medicine (Baltimore). 2022 Jul 22; 101(29): e29875. doi: 10.1097/MD.0000000000029875. PMID: 35866765; PMCID: PMC9302345.