Badanie wzroku może ujawnić ryzyko zawału serca lub udaru mózgu

Według badań popartych przez British Heart Foundation i Narodowy Instytut Badań nad Zdrowiem i Opieką (NIHR) proste zdjęcie cyfrowe tylnej części oka może z 70-procentową dokładnością przewidzieć poważne zdarzenie sercowo-naczyniowe, na przykład zawał serca lub udar, które nastąpi w ciągu najbliższej dekady.

Naukowcy uważają, że rutynowe skanowanie siatkówki oka może być również wykorzystywane do monitorowania stanu zdrowia serca danej osoby na przestrzeni czasu, gdyż odkryli również związek między zmianą wyniku ryzyka na przestrzeni trzech lat a prawdopodobieństwem wystąpienia poważnego zdarzenia sercowo-naczyniowego.

Analiza skanu oka odbywa się z wykorzystaniem sztucznej inteligencji (AI), co w ułamku sekundy pozwala na stworzenie spersonalizowanej prognozy ryzyka.

Osoby z grupy najwyższego ryzyka mogłyby zostać skierowane do lekarza rodzinnego, który mógłby przepisać leki na nadciśnienie lub statyny obniżające poziom cholesterolu. Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości każdy, kto przejdzie badanie wzroku, będzie mógł otrzymać powiadomienie o stanie swojego serca na smartfonie.

Badaniem kierował dr Ify Mordi, pracownik naukowy British Heart Foundation na Uniwersytecie w Dundee i kardiolog konsultant, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Cardiovascular Diabetology.

Powiedział:

„Może to zaskoczyć, ale oczy są oknem do serca.
Jeśli dojdzie do uszkodzenia lub zwężenia naczyń krwionośnych w tylnej części oka, istnieje duże prawdopodobieństwo, że będzie to widoczne również w naczyniach położonych głębiej w ciele, które zaopatrują serce, co może prowadzić do zawału serca lub udaru mózgu.
To szybkie badanie, wykonywane rutynowo i trwające mniej niż minutę. Może ono stanowić ważny element pakietu opieki, wraz z pomiarem ciśnienia krwi i poziomu cholesterolu, w celu identyfikacji osób, którym może pomóc leczenie lub zmiana stylu życia”.

Jak działa technologia

Naukowcy z Uniwersytetu w Dundee opracowali technologię sztucznej inteligencji do analizy cyfrowych zdjęć siatkówki oka, które zazwyczaj stanowią część rutynowych badań wzroku.

Najpierw sztuczną inteligencję wyszkolono w rozpoznawaniu sygnałów ostrzegawczych, takich jak zwężenia naczyń krwionośnych, blokady i zmiany chorobowe, które mogą być oznakami zbliżających się problemów z sercem. Następnie zastosowano podejście „czarnej skrzynki”, co pozwoliło technologii, wykorzystując głębokie uczenie maszynowe, na wyszukiwanie wszelkich szczegółów na obrazach, od rozmiaru po lokalizację naczyń krwionośnych.

Po przeszkoleniu na około 4200 obrazach, sztuczna inteligencja typu „czarna skrzynka” została przetestowana pod kątem jej skuteczności w przewidywaniu, u kogo w ciągu następnej dekady wystąpi zawał serca, udar mózgu lub zgon z powodu choroby układu krążenia. Zespół odkrył, że sztuczna inteligencja przewidziała 70% tych przypadków, testując ją na skanach oka ponad 1200 osób.

Niektórzy uczestnicy przeszli również ponowne badanie skaningowe trzy lata po pierwszym. Kiedy naukowcy przeanalizowali, jak zmieniały się wyniki oceny ryzyka zidentyfikowane przez sztuczną inteligencję między badaniami, odkryli, że piąta osoba z grupy, u której nastąpił największy wzrost wyniku, miała o 54% wyższe ryzyko poważnego zdarzenia sercowo-naczyniowego niż pozostali.

Ten 54-procentowy wzrost ryzyka wystąpił u osób, u których wynik AI wzrósł zaledwie o 3% w ciągu trzech lat – na przykład, gdy 10-letnie ryzyko wystąpienia zdarzenia sercowo-naczyniowego wzrosło z 20% do 23%.

Porównanie z obecnymi metodami

Zespół porównał również technologię sztucznej inteligencji z prognozą ryzyka, jaką ludzie otrzymują obecnie na podstawie rutynowych badań lekarskich przeprowadzanych przez lekarza pierwszego kontaktu – „ryzykiem sercowo-naczyniowym”, czyli procentowym prawdopodobieństwem wystąpienia poważnego incydentu sercowo-naczyniowego w ciągu najbliższej dekady, na podstawie czynników takich jak wiek, płeć, ciśnienie krwi, poziom cholesterolu i palenie tytoniu. Naukowcy odkryli, że sztuczna inteligencja i tradycyjna metoda zidentyfikowały niemal taki sam odsetek osób zagrożonych zawałem serca, udarem mózgu lub śmiercią z powodu chorób sercowo-naczyniowych.

Połączenie ryzyka klinicznego, skanowania siatkówki i dodatkowego testu genetycznego zwiększyło trafność predykcyjną do 73%. Oznacza to, że łącznie można by potencjalnie zidentyfikować dodatkowo trzy osoby na 100, które są zagrożone.

Sztuczna inteligencja została przetestowana na osobach z cukrzycą, ponieważ w ramach NHS rutynowo bada się u nich siatkówkę oka pod kątem powikłań ocznych. Naukowcy uważają jednak, że analiza naczyń krwionośnych w oku w celu oceny ryzyka sercowo-naczyniowego powinna być skuteczna u większości osób, nie tylko u diabetyków.

Wniosek

Badanie było wynikiem współpracy badaczy klinicznych, m.in. dr Mordiego i dr Alexa Doneya z Uniwersytetu w Dundee, oraz informatyków, którzy opracowali sztuczną inteligencję, pod kierownictwem profesora Emanuele Trucco i dr Mohammada Sayeda.

Profesor Brian Williams, dyrektor naukowy i medyczny British Heart Foundation, powiedział:

„Im dokładniej potrafimy przewidzieć ryzyko zawału serca lub udaru mózgu u danej osoby, tym większa szansa na ich zapobiegnięcie.
Przełomowe innowacje, takie jak wykorzystanie skanów siatkówki w połączeniu z badaniami przesiewowymi, mogą przyczynić się do poprawy prognozowania ryzyka, co jest istotne dla osiągnięcia celu British Heart Foundation, jakim jest zapobieżenie 125 000 zawałom serca i udarom mózgu w Wielkiej Brytanii do 2035 roku.
Potrzebne są jednak dalsze badania, aby potwierdzić wiarygodność tej dokładności predykcyjnej i określić, na ile realne jest włączenie skanów siatkówki do praktyki klinicznej”.