Раптова серцева смерть. Це похмура назва новин, яка щороку стосується понад 300 000 чоловік у США.
Дефібрилятори, що імплантуються, існують. Вони зупиняють смертельні аритмії. Технологія працює справно. Але ж головна проблема? Ми часто розуміємо, хто потребує їх, надто пізно.
Сьогодні ситуація дещо змінюється.
Команда під керівництвом Зіада Обермейєра, доцента Каліфорнійського університету в Берклі, опублікувала дослідження в журналі Nature. Вони навчили нейронну мережу виявляти небезпеку за десятисекундною електрокардіограмою (ЕКГ). А потім, що дуже важливо, створили другу мережу, щоб показати, як саме перша приходить до своїх висновків.
Навіщо потрібна друга модель?
Тому що у медицині не люблять «чорні ящики». Людям-експертам необхідно бачити доказ на власні очі.
Наразі кардіологи спираються на фракцію викиду лівого шлуночка (ФВЛШ). Цей показник вимірює скільки крові серце викидає за один удар за допомогою ультразвукового дослідження (ЕхоКГ).
Але цей метод далекий від досконалості.
«Багато людей, які помирають від раптової смерті… проходили це обстеження, і результати були в нормі», — каже Обермейєр. У той самий час багато пацієнтів із групи ризику взагалі проходили сканування. З іншого боку, більшість людей, які віднесені до групи високого ризику, ніколи не активували своїх дефібриляторів. Ми надмірно лікуємо одних і недолікуємо інших.
Команда Обермейера хотіла досягти більшого.
Вони звернулися до ЕКГ. Дешево. Доступно скрізь. Але протягом сторіччя кардіологи бачили лише знайомі форми хвиль. Жодного прихованого коду раптової смерті не помічали. Тому вони дозволили глибокому навчанню поритися у даних.
У ролі двигуна виступила 64-шарова мережа ResNet. Нудно? Можливо.
«Це свого роду базова робоча конячка, яку всі використовують».
Магія полягала у «паливі». Мережі подали понад 440 090 ЕКГ від 180 тисяч пацієнтів зі Швеції, зіставлених із реєстрами смертності. Величезний масив даних. ІІ відніс приблизно 2,2% до групи високого ризику.
Чи працює це за інших умов?
Так. Дослідники протестували модель на даних із США та Тайваню. Сигнал залишався чітким. У цій крихітній групі 2,2% річна смертність досягла 7%. Стандартні ультразвукові випробування втрачають це. Понад 86% пацієнтів, відібраних ІІ, не викликали б тривоги під час використання традиційних інструментів. Ймовірно, ці люди йшли додому без захисту.
“Але що саме бачить машина?” — питав Обермейєр.
Стандартні інструменти з’ясовності підсвічують пікселі. Це не допомагає лікареві-людині. Потрібен патерн. Хвиля, яку можна накидати на папері.
Тому вони збудували генеративну модель. Її завдання: крок за кроком трансформувати безпечну ЕКГ на ризиковану, доки перша мережа не закричить про небезпеку.
Більшість змін були відомі. Очікуваними.
Але одна особливість? Нова. Про неї раніше не описували.
Точне розмиття у відведенні aVL. Немов електричний сигнал фрагментується під час удару об м’яз.
«Ми отримали нові знання зі штучного інтелекту», — каже Чансінь Лай з Університету Джонса Хопкінса, який не брав участі в дослідженні, але рецензував роботу.
Звучить страшно?
Можливо. У деяких пацієнтів із групи високого ризику МРТ виявила дифузний фіброз. Зарубцювання, яке збігається з незвичайними хвилями, що згенерували ІІ. Фізична причина цифрового попередження. Обермейєр визнає, що підтвердження біопсією поки що відсутнє. Це попередні дані.
Не варто панікувати.
“Це ще не готове для керівництва лікуванням”, – попереджає Суміт Чуг із Cedars-Sinai. Він вважає, що перед тим, як ця технологія почне виявляти кандидатів на встановлення дефібриляторів на практиці, буде потрібно набагато більше досліджень.
Але подумайте про логістику. МРТ – дороге задоволення. Рідко використовується для скринінгу.
ЕКГ? Доступна скрізь. Записати її можна навіть на Apple Watch. Так, ІІ надає перевагу даним медичної якості, але розрив звужується. За словами команди, падіння якості даних із споживчих пристроїв незначне.
У чому привабливість цього підходу? Вам не потрібно сліпо довіряти роботу.
“Ви можете використовувати його тільки для цільового відбору на додаткові обстеження”, – пояснює Обермейєр. Він визначає, кому потрібний поглиблений аналіз. А не кому сьогодні потрібна операція.
Але у повітрі висить одне питання.
Якщо ІІ помічає «тріщину» у сигналі, яку ми ігнорували протягом ста років, скільки інших «примар» приховано на увазі у наших медичних картах?
Ми, можливо, ніколи не дізнаємося, якщо не слухатимемо їх.
