AI în ecografie: măsurători automate și ghidaj pentru sondă

În ecografie, mai ales în ecocardiografie, AI-ul face două lucruri: măsoară automat fracția de ejecție a ventriculului stâng, volumele cavităților și strainul, cu o precizie apropiată de cea a experților în studiile publicate, și îl ghidează în timp real pe cel care ține sonda, astfel încât și un începător să obțină imagini de calitate diagnostică. Medicul verifică și semnează buletinul.

Inteligența artificială (AI) intră în ecografie pe două căi: măsoară automat parametri precum fracția de ejecție a ventriculului stâng (FEVS) și îl ghidează pe cel care ține sonda spre o imagine bună. Buletinul rămâne de scris, iar aici intervine alt tip de AI: Soma, asistentul inteligent al clinicii dumneavoastră, ascultă consultația și scrie buletinul ecocardiografic în formatul clinicii.

Ce face AI-ul în ecografie?

Cele mai multe date publicate privesc ecocardiografia, unde AI-ul face trei lucruri:

  • recunoaște incidențele 2D și modalitățile Doppler;
  • măsoară: conturează cavitățile, calculează volumele, FEVS, parametrii Doppler și strainul;
  • ghidează achiziția: îi arată operatorului, în timp real, cum să miște sonda.

Imaginea de ansamblu este în articolul despre AI în cardiologie.

Cât de precis măsoară AI-ul fracția de ejecție?

Un studiu publicat în 2020 în Nature (Ouyang și colaboratorii) a prezentat EchoNet-Dynamic, un algoritm antrenat pe videoclipuri ecocardiografice. Acesta a estimat FEVS cu o eroare absolută medie de 4,1%, iar pe un set extern, din alt sistem sanitar, de 6,0%. La măsurători repetate, variația rezultatelor modelului nu a depășit variația rezultatelor obținute de experții umani.

Pasul următor a fost un studiu randomizat și orb, publicat în 2023 tot în Nature (He și colaboratorii). Din 3.769 de ecocardiografii, 274 au fost excluse din cauza calității slabe a imaginii. Pentru restul, evaluarea inițială a FEVS a făcut-o fie AI-ul, fie un sonografist (tehnician specializat în ecografie), iar cardiologul a stabilit valoarea finală fără să știe sursa. Cardiologii au modificat cu mai mult de 5% doar 16,8% dintre evaluările AI, față de 27,2% dintre cele ale sonografiștilor, iar fluxul cu AI a economisit timp ambelor categorii.

Poate AI-ul măsura volumele, funcția diastolică și strainul?

Un flux complet automatizat, descris în 2022 în The Lancet Digital Health (Tromp și colaboratorii), a fost testat pe seturi externe din Canada, Taiwan și SUA. Diferența absolută medie față de măsurătorile locale a fost de 9–25 mL pentru volumele ventriculului stâng, 6–10% pentru FEVS și 1,8–2,2 pentru raportul E/e′. Într-o evaluare prospectivă, măsurătorile automate au variat mai puțin decât cele ale experților.

Pentru strainul longitudinal global (GLS), un studiu pe 200 de pacienți, publicat în 2021 în JACC: Cardiovascular Imaging (Salte și colaboratorii), a testat o metodă care, fără intervenția operatorului, a măsurat GLS la toate examinările. Diferența sistematică față de un software semiautomat a fost de −1,4%, comparabilă cu diferențele raportate între software-urile unor producători diferiți, iar analiza completă a durat sub 15 secunde.

Cum ajută AI-ul la ghidarea sondei?

La 7 februarie 2020, Agenția americană pentru alimente și medicamente (FDA) a autorizat, prin procedura De Novo, software-ul Caption Guidance, primul autorizat să ghideze utilizatorul în achiziția imaginilor de ecografie cardiacă. Programul semnalează în timp real calitatea imaginii și poate captura automat clipurile. Potrivit FDA, îl pot folosi și profesioniști care nu sunt experți în ecografie, de exemplu o asistentă medicală dintr-un cabinet de medicină de familie, iar cardiologul revizuiește imaginile.

Un studiu publicat în 2021 în JAMA Cardiology (Narang și colaboratorii) a testat un astfel de algoritm: opt asistente fără experiență în ecografie au examinat câte 30 de pacienți, în total 240, cu un protocol de 10 incidențe. Examinările au avut calitate diagnostică pentru dimensiunea și funcția ventriculului stâng și pentru lichidul pericardic în 98,8% din cazuri, iar pentru dimensiunea ventriculului drept în 92,5%.

Aici intră în discuție ecografia la patul pacientului (point-of-care ultrasound, POCUS). Autorii văd în ghidajul AI o cale de a duce ecocardiografia acolo unde este nevoie de o evaluare imediată și în locurile cu resurse limitate.

Ce rămâne în sarcina medicului?

Măsurătorile automate sunt un punct de plecare: în studiul randomizat din Nature, valoarea finală a stabilit-o cardiologul. Conținutul buletinului urmează în continuare recomandările societăților de profil: consensul din 2017 al Asociației Europene de Imagistică Cardiovasculară (EACVI; Galderisi și colaboratorii) cere, de exemplu, datele demografice, aparatul folosit, calitatea imaginii și valorile de referință, plus o concluzie concisă. Structura completă este în ghidul despre buletinul ecocardiografic; pentru altă metodă de imagistică, vedeți AI în RMN cardiac.

Cine scrie buletinul după ce AI-ul a măsurat?

AI-ul care citește imaginea și AI-ul care scrie raportul încep să se întâlnească în aceeași clinică: primul ajută la achiziție și la măsurători, al doilea la documentare, iar medicul verifică și semnează.

Soma, asistentul inteligent al clinicii dumneavoastră, se ocupă de partea a doua. În timpul consultației ascultă, înțelege și reține tot ce se spune, apoi scrie raportul de ecografie cardiacă, abdominală, carotidiană sau vasculară în formatul clinicii, cu datele structurate în tabele (tipurile de examinări). Ce nu s-a spus nu apare în raport, iar nimic nu pleacă din clinică nesemnat.

Vreți să vedeți cum ar scrie Soma buletinele de ecografie ale clinicii dumneavoastră? Programați o demonstrație: vă arătăm, pe date fictive, cum devin cele spuse în timpul examinării un raport în formatul clinicii, gata de verificat și semnat de medic.

Întrebări frecvente

Poate AI-ul să calculeze fracția de ejecție la ecocardiografie?

Da, există algoritmi care estimează fracția de ejecție a ventriculului stâng direct din videoclipurile ecocardiografice. Într-un studiu randomizat publicat în 2023 în Nature, evaluarea inițială făcută de AI nu a fost inferioară celei făcute de sonografiști. Valoarea finală a fost stabilită însă de cardiolog, care a verificat fiecare examinare.

Ce este ghidajul AI pentru sonda de ecografie?

Este un software care îi arată în timp real celui care ține sonda cum să o miște pentru a obține o imagine bună, îi semnalează calitatea imaginii și poate captura automat clipurile. Primul astfel de software pentru ecografia cardiacă, Caption Guidance, a fost autorizat de FDA în februarie 2020. Cardiologul revizuiește în continuare imaginile.

Ce înseamnă POCUS?

POCUS (point-of-care ultrasound) înseamnă ecografia făcută la patul pacientului, la urgențe sau în cabinet, de medicul care îl tratează, pentru o întrebare clinică imediată. Ghidajul AI pentru sondă urmărește tocmai extinderea ecocardiografiei în astfel de situații și în locurile cu resurse limitate.

Scrie AI-ul și buletinul de ecografie?

AI-ul care lucrează pe imagine produce măsurători, dar buletinul rămâne de scris, după recomandările Asociației Europene de Imagistică Cardiovasculară (EACVI) și ale Societății Americane de Ecocardiografie (ASE). Soma, asistentul inteligent al clinicii dumneavoastră, ascultă consultația și scrie raportul de ecografie în formatul clinicii, gata de verificat și semnat de medic.

Surse

  1. Ouyang D. și colab., Video-based AI for beat-to-beat assessment of cardiac function, Nature, 2020 (PubMed)
  2. He B. și colab., Blinded, randomized trial of sonographer versus AI cardiac function assessment, Nature, 2023 (PubMed)
  3. Tromp J. și colab., Automated interpretation of systolic and diastolic function on the echocardiogram: a multicohort study, Lancet Digital Health, 2022 (PubMed)
  4. Salte I.M. și colab., Artificial Intelligence for Automatic Measurement of Left Ventricular Strain in Echocardiography, JACC Cardiovasc Imaging, 2021 (PubMed)
  5. Narang A. și colab., Utility of a Deep-Learning Algorithm to Guide Novices to Acquire Echocardiograms for Limited Diagnostic Use, JAMA Cardiology, 2021 (PubMed)
  6. FDA, decizia De Novo DEN190040: Caption Guidance, 7 februarie 2020

Vreți să vedeți Soma în clinica dumneavoastră?

Programați o demonstrație
Programați o demonstrație