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Algoritmo pode diagnosticar arritmias cardíacas com alto grau de acurácia

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Fonte

Universidade Stanford

Data

domingo, 9 julho 2017 13:35

Áreas

Medicina. Cardiologia. Ciência da Computação. Bioinformática.

Um novo algoritmo desenvolvido por cientistas da computação da Universidade Stanford pode processar de dados cardíacos gerados por monitores portáteis para encontrar ritmos cardíacos irregulares, as chamadas arritmias. O algoritmo, detalhado em artigo publicado na biblioteca arXiv, pode apresentar desempenho melhor do que a análise de cardiologistas treinados e tem o benefício adicional de poder classificar os dados de locais remotos onde as pessoas não têm acesso fácil à equipe médica.

“Uma das grandes qualidades deste trabalho não é apenas a detecção de anormalidades, mas o fato de alcançarmos alta precisão em uma grande quantidade de diferentes tipos de anormalidades”, disse Awni Hannun, estudante de pós-graduação em Stanford e um dos autores do trabalho. ” Definitivamente, você não encontrará a esse nível de precisão em qualquer outra ferramenta”.

As pessoas com suspeita de arritmias normalmente realizam um eletrocardiograma (ECG) no consultório médico. No entanto, se esse ECG não revelar o problema, o médico pode prescrever ao paciente um ECG portátil que monitora o coração continuamente por duas semanas. As centenas de horas de dados resultantes teriam que ser inspecionadas segundo a segundo para a indicação de arritmias, algumas das quais são extremamente difíceis de se diferenciar das irregularidades inofensivas do batimento cardíaco.

Pesquisadores do “Stanford Machine Learning Group”, liderados pelo Dr. Andrew Ng, professor adjunto de ciência da computação, viram isso como um problema de dados. Eles estabeleceram desenvolver um algoritmo de aprendizado profundo para detectar 14 tipos de arritmia a partir de sinais de ECG. Eles colaboraram com a empresa de monitor de batimentos cardíacos iRhythm para coletar um conjunto de dados maciço que eles usaram para treinar um modelo de rede neural profundo. Em sete meses, o algoritmo foi capaz de diagnosticar essas arritmias tão precisamente quanto os cardiologistas e superá-los na maioria dos casos.

Os pesquisadores acreditam que esse algoritmo poderia algum dia ajudar a tornar o diagnóstico e tratamento das arritmias mais acessível para pessoas que não conseguem estar presencialmente em um cardiologista. O Dr. Andrew acha que esta é apenas uma das muitas oportunidades para melhorar a qualidade dos cuidados dos pacientes e ajudar os médicos a economizarem tempo.

Construindo um “intérprete de batimentos”

O grupo treinou seu algoritmo em dados coletados do monitor de ECG portátil. Os pacientes usaram o equipamento durante duas semanas e realizam suas atividades normais do dia-a-dia enquanto o dispositivo registrava cada batimento cardíaco para análise. O grupo recebeu aproximadamente 30.000 clipes de 30 segundos de vários pacientes que representavam uma variedade de arritmias.

“As diferenças no sinal do batimento cardíaco podem ser muito sutis, mas têm um enorme impacto na forma que você escolhe para realizar essas detecções”, disse Pranav Rajpurkar, estudante de pós-graduação e co-autor do estudo. “Por exemplo, duas formas de arritmia conhecidas como bloqueio atrioventricular de segundo grau parecem muito semelhantes, mas enquanto para uma não é necessário tratamento (Tipo Mobitz I, ou Fenômeno de Wenckebach), a outra requer atenção imediata (Mobitz II)“.

Para testar a precisão do algoritmo, os pesquisadores deram a um grupo de três cardiologistas especialistas 300 clipes não diagnosticados e pediu-lhes que alcançassem um consenso quanto a qualquer arritmia presente nas gravações. Trabalhando com esses clipes anotados, o algoritmo poderia então prever como esses cardiologistas rotulariam cada segundo de outros ECGs com os quais foi apresentado, em essência, dando um diagnóstico.

Sucesso e futuro

O grupo tinha seis cardiologistas diferentes, trabalhando individualmente, diagnosticando o mesmo conjunto de 300 clipes. Os pesquisadores então compararam o que correspondia mais à opinião de consenso – o algoritmo ou os cardiologistas trabalhando de forma independente. Eles descobriram que o algoritmo é competitivo com os cardiologistas e capaz de superar os cardiologistas na maioria das arritmias.

Além da precisão, o algoritmo tem a vantagem de poder fazer detecções de arritmia instantaneamente e continuamente.

Em longo prazo, o grupo espera que este algoritmo possa ser um passo em direção ao diagnóstico de arritmia de nível especial para pessoas que não têm acesso a um cardiologista, como em muitas partes do mundo em desenvolvimento e em áreas rurais. O algoritmo também pode ser parte de um dispositivo portátil que as pessoas em risco possam usar e que alerte os serviços de emergência para irregularidades importantes, em tempo real.

Informações adicionais estão disponíveis no site do projeto.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Assista ao vídeo de apresentação do estudo (em inglês).

Fonte: Taylor Kubota, Universidade Stanford. Imagem: Reprodução.

 

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