Lo strumento di intelligenza artificiale che aiuta a prevedere l‘infarto

Lo strumento, descritto in The Lancet Digital Health , prevede con precisione quali pazienti subiranno un infarto in cinque anni in base alla quantità e alla composizione della placca nelle arterie che forniscono sangue al cuore.

Cos é l’infarto?

L’infarto del miocardio si verifica quando un trombo (coagulo di sangue) interrompe improvvisamente il flusso di sangue all’interno di un’arteria coronaria (vaso sanguigno che porta il sangue ad una parte del muscolo cardiaco).

L’interruzione del flusso sanguigno diretto al cuore, con il protrarsi dei minuti ed ore può danneggiare o distruggere (necrosi) una parte del muscolo cardiaco. Tuttavia, se il flusso sanguigno viene ripristinato in tempi brevi, il danno al cuore può essere limitato o addirittura evitato.

Quali sono i sintomi dell’infarto?

Tra i sintomi più frequenti dell’infarto del miocardio si annoverano: 

• Oppressione toracica, sensazione di pienezza o dolore “a morsa” (costrittivo) nel centro del petto che dura dei minuti (di solito più di 20) senza interruzione e senza risposta a farmaci,

• Dolore che si estende oltre il petto verso la spalla, il braccio, la schiena o anche fino ai denti ed alla mandibola,

• Episodi di dolore toracico che aumentano di frequenza (numero di episodi per giorno) ed intensità,

• Dolore prolungato nella parte alta dell’addome ed alla “bocca dello stomaco”,

• Nausea e vomito,

• Mancanza di respiro,

• Sudorazione,

• Sensazione di svenimento.

Tuttavia non tutte le persone che hanno un infarto hanno gli stessi sintomi o li sperimentano con la stessa intensità.

Molti infarti non sono così drammatici come quelli dipinti nell’immaginario collettivo ed addirittura alcuni infarti possono svilupparsi senza che il soggetto abbia alcun sintomo (infarto “silente” o “misconosciuto”).

I limiti nella diagnostica dell’infarto

L’accumulo di placca può causare il restringimento delle arterie, il che rende difficile l’arrivo del sangue al cuore, aumentando la probabilità di un infarto.

Un test medico chiamato angiografia con tomografia computerizzata coronarica (CTA) acquisisce immagini 3D del cuore e delle arterie e può fornire ai medici una stima di quanto le arterie di un paziente si siano ristrette.

Finora, tuttavia, non esisteva un modo semplice, automatizzato e rapido per misurare la placca visibile nelle immagini CTA.

L’intelligenza artificiale per la diagnostica dell’infarto

“La placca coronarica spesso non viene misurata perché non esiste un modo completamente automatizzato per farlo“, ha affermato Damini Dey, PhD, direttore del laboratorio di analisi quantitativa delle immagini presso il Biomedical Imaging Research Institute di Cedars-Sinai e autore senior dello studio.

“Quando viene misurato, un esperto impiega da 25 a 30 minuti, ma ora possiamo utilizzare questo programma per quantificare la placca dalle immagini CTA in cinque o sei secondi”.

L’ “addestramento” dell’algoritmo di intelligenza artificiale

Dey e colleghi hanno analizzato le immagini CTA di 1.196 persone sottoposte a CTA coronarica in 11 siti in Australia, Germania, Giappone, Scozia e Stati Uniti.

Gli investigatori hanno addestrato l’algoritmo di intelligenza artificiale per misurare la placca facendolo apprendere dalle immagini CTA coronariche, da 921 persone, che erano già state analizzate da medici qualificati.

Come funziona?

L’algoritmo funziona delineando prima le arterie coronarie in immagini 3D, quindi identificando i depositi di sangue e placca all’interno delle arterie coronarie.

Gli investigatori hanno scoperto che le misurazioni dello strumento corrispondevano alle quantità di placca osservate nelle CTA coronariche.

Hanno anche confrontato i risultati con le immagini acquisite da due test invasivi considerati altamente accurati nella valutazione della placca e del restringimento dell’arteria coronaria: ecografia intravascolare e angiografia coronarica con catetere.

Una predizione accurata del rischio di infarto

Infine, i ricercatori hanno scoperto che le misurazioni effettuate dall’algoritmo dalle immagini CTA predicevano accuratamente il rischio di infarto entro cinque anni per 1.611 persone che facevano parte di uno studio multicentrico chiamato studio SCOT-HEART. 

“Sono necessari ulteriori studi, ma è possibile che potremmo essere in grado di prevedere se e quanto presto è probabile che una persona abbia un infarto in base alla quantità e alla composizione della placca rilevata con questo test standard”.

Damini Dey, PhD, direttore del laboratorio di analisi quantitativa delle immagini presso il Biomedical Imaging Research Institute di Cedars-Sinai e autore senior dello studio.

Dey e colleghi stanno continuando a studiare in che modo il loro algoritmo di intelligenza artificiale quantifica i depositi di placca nei pazienti sottoposti a CTA coronarica. 

Lo studio è stato finanziato dal National Heart, Lung, and Blood Institute con il numero di premio 1R01HL148787-01A1.