Sztuczna inteligencja w służbie kardiologii

Spis treści

1. Sztuczna inteligencja - co to znaczy?

2. Dług kardiologiczny, czyli z czym zmagają się lekarze i pacjenci?

3. Algorytmy w służbie kardiologii

4. Sztuczna inteligencja szansą dla lekarzy i pacjentów

Sztuczna inteligencja - co to znaczy?

Aby dobrze zrozumieć zastosowanie algorytmów we współczesnej kardiologii, warto wiedzieć, czym tak właściwie jest sztuczna inteligencja. 

Sztuczna inteligencja (SI) to szereg działań polegających na modelowaniu wiedzy, danych i rozwijaniu systemów algorytmów oraz mocy obliczeniowych, które pozwalają na uzyskanie względnie zautomatyzowanego systemu pozyskiwania, przetwarzania i analizy danych. Wówczas daje on możliwość autonomicznego ulepszania systemu lub przewidywania zachowań i działań na podstawie analizy zebranych danych i korelacji między nimi. Innymi słowy, systemy SI działają poprzez pobieranie dużych ilości danych, analizowanie tych danych w poszukiwaniu korelacji  i wzorców oraz wykorzystywanie tych wzorców do przewidywania przyszłych zachowań. Mówiąc jeszcze prościej, jest to zdolność systemu do uczenia się, generalizowania, wykorzystywania wiedzy w praktyce i podejmowania decyzji. 

Ogromną zaletą systemów SI jest to, że są one w stanie przetwarzać duże ilości danych znacznie szybciej niż człowiek, a ponadto dokonują przewidywań ze znacznie większą dokładnością. Dzięki temu, mogą być z powodzeniem wykorzystywane w zadaniach lub dziedzinach, w których ważne jest zorientowanie na szczegóły. Skracają czas potrzebny na realizację zadań wymagających analizy dużej ilości danych, a co najważniejsze - zapewniają spójne wyniki. Wykorzystanie algorytmów w kardiologii jest zatem rozwiązaniem, które może usprawnić codzienną pracę lekarza jak i zwiększyć satysfakcję pacjentów.

Dług kardiologiczny, czyli z czym zmagają się lekarze i pacjenci?

Współczesna kardiologia mierzy się obecnie z wieloma wyzwaniami. Według danych WHO, choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów na całym świecie - szacuje się, że każdego roku są one powodem 17,9 miliona zgonów. Choroby układu krążenia to grupa schorzeń serca i naczyń krwionośnych, do których zalicza się między innymi chorobę wieńcową, chorobę naczyniowo-mózgową, czy chorobę reumatyczną serca. Ponad cztery na pięć zgonów z powodu układu krążenia jest spowodowanych zawałami serca i udarami mózgu, a jedna trzecia tych zgonów występuje u osób poniżej 70 roku życia.

W Polsce problem ten wygląda podobnie - choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów, które w 2021 roku odpowiadały za około 35% wszystkich zgonów. Skalę problemu zwiększyła pandemia COVID-19 doprowadzając do tzw. długu kardiologicznego, czyli niezaspokojonych potrzeb w zakresie diagnostyki i leczenia chorób układu krążenia oraz odroczenia wielu planowanych zabiegów. Pacjentów zatem stale przybywa, a lista obowiązków lekarzy tylko się wydłuża. 

Analiza holterowskiego badania EKG, czyli jednego z najbardziej powszechnych badań diagnostycznych, odbywa się manualnie oraz wymaga dużej ekspertyzy i doświadczenia lekarza, który interpretuje wyniki.  Analiza sygnałów EKG jest zatem żmudna i czasochłonna, a czas oczekiwania pacjenta na diagnozę może trwać kilka dni, a nawet tygodni. W przypadku chorób układu krążenia, profilaktyka i wczesna diagnostyka jest jednak kluczowa.

Algorytmy w służbie kardiologii

Sztuczna inteligencja pozwala zautomatyzować analizę sygnałów EKG i uczynić ją bardziej precyzyjną. Dostępna technologia umożliwia monitorowanie pacjentów 24/7, zarówno w szpitalu, jak i w domu. Dzięki SI, sygnały z przeprowadzonego badania nie są analizowane przez człowieka, ale za pomocą algorytmów opracowanych na podstawie danych pochodzących z miliardów uderzeń serca. Pozwalają one w krótkim czasie sporządzić przejrzysty raport, który jest gotowy do interpretacji przez lekarza i postawienia finalnej diagnozy. 

Przykładem rozwiązania wykorzystywanego w praktyce klinicznej jest Cardiomatics, nowoczesne oprogramowanie działające w chmurze, służące do automatyzacji analizy sygnałów EKG w oparciu o algorytmy sztucznej inteligencji. Tradycyjna analiza danych pochodzących z badania holterowskiego odbywa się manualnie. Oznacza to, że lekarz sam opracowuje raport na podstawie sygnałów zarejestrowanych podczas badania, a dopiero później może przystąpić do ich interpretacji oraz postawienia diagnozy. Sporządzenie takiego raportu zajmuje średnio około 30 - 60 minut, a więc jest dość czasochłonne. Właśnie z takimi wyzwaniami pomaga zmierzyć się Cardiomatics, które w krótkim czasie jest w stanie wykryć 20 różnych zaburzeń rytmu serca.

Dzięki Cardiomatics, lekarz może podłączyć urządzenie diagnostyczne do dowolnego komputera i przesłać sygnały z badania EKG do chmury. Tam sygnały analizowane są przez algorytmy sztucznej inteligencji, finalnie skracając czas analizy nawet o 80% w stosunku do standardowej procedury. W ten sposób za pomocą zaledwie 4 kliknięć powstaje rzetelny, przejrzysty raport, na podstawie którego lekarz może wyciągnąć wnioski na temat aktualnego stanu pacjenta, diagnozy i ewentualnego planu leczenia.

Cardiomatics to wyrób klasy medycznej CE IIa, co świadczy o jego precyzji i bezpieczeństwie. Skuteczność wykorzystywanych w oprogramowaniu algorytmów została dodatkowo potwierdzona klinicznie w badaniach realizowanych m.in. przez Uniwersytet w Bazylei, czy Warszawski Uniwersytet Medyczny. Narzędzie jest kompatybilne z większością urządzeń medycznych, zatem nie wymaga zmiany dotyczasowego wyposażenia technicznego. 

Sztuczna inteligencja szansą dla lekarzy i pacjentów

Korzyści wynikających z zastosowania sztucznej inteligencji w kardiologii można wymienić wiele. Wśród tych, które mają bezpośredni wpływ na pracę lekarza wyróżnić można skrócony czas poświęcony na analizę sygnałów EKG, a co za tym idzie – możliwość diagnostyki większej ilości pacjentów, jak również większa precyzja diagnostyczna wynikająca ze wsparcia rzetelnego narzędzia, które dzięki ,,wytrenowanym” algorytmom może zarejestrować coś, co mogłoby zostać pominięte przez człowieka. 

Ze względu na rosnącą liczbę osób wymagających diagnostyki kardiologicznej, sztuczna inteligencja niesie ze sobą również wiele korzyści dla pacjentów. Wśród nich wymienić można skrócenie kolejek do kardiologów, objęcie profilaktyką i leczeniem szerszej grupy pacjentów, precyzyjne i wczesne wykrywanie nieprawidłowości rytmu serca, ograniczenie biurokracji i zwiększenie czasu na kontakt lekarza z pacjentem, a długoterminowo wzrost satysfakcji z usług ochrony zdrowia. Pilotaż rozwiązania Cardiomatics jest prowadzony obecnie w warszawskich placówkach medycznych PZU Zdrowie.