Rivoluzione nella cardiologia: l’IA ora scopre le malattie cardiache nascoste da un semplice ECG

Un esame cardiaco di routine, economico e ampiamente diffuso, l’elettrocardiogramma (ECG), sta per essere trasformato da semplice test a potente strumento di screening grazie all’intelligenza artificiale. Questa innovazione promette di individuare patologie cardiache strutturali che oggi rimangono spesso invisibili fino a quando non causano danni seri.

Il Problema: uno screening mancante nella sanità moderna

Le malattie cardiache strutturali, che includono difetti valvolari e anomalie congenite, colpiscono milioni di persone nel mondo. Tuttavia, a differenza di altri campi della medicina, manca un metodo di screening efficace e a basso costo. “Abbiamo le colonscopie per il cancro al colon, le mammografie per quello al seno, ma non abbiamo un equivalente per la maggior parte delle malattie cardiache”, spiega Pierre Elias, professore alla Columbia University e Direttore Medico per l’IA al NewYork-Presbyterian. Questa lacuna diagnostica fa sì che molte condizioni progrediscano silenziosamente.

Sensori per ECG

La soluzione AI: EchoNext

Per colmare questo vuoto, un team di ricercatori della Columbia University e del NewYork-Presbyterian ha sviluppato uno strumento basato sull’intelligenza artificiale chiamato EchoNext. Il sistema analizza i dati di un comune elettrocardiogramma per identificare quali pazienti dovrebbero essere sottoposti a un’ecografia di approfondimento (ecocardiogramma), un esame non invasivo in grado di visualizzare la struttura del cuore.

Come pubblicato in un recente studio sulla prestigiosa rivista Nature, EchoNext ha dimostrato una capacità di rilevamento superiore a quella dei cardiologi, anche quando questi ultimi utilizzavano interpretazioni assistite dall’IA.

“In pratica, EchoNext usa il test più economico per capire chi ha davvero bisogno dell’ecografia, che è più costosa,” afferma Elias. “L’IA rileva dall’ECG patologie che i cardiologi non possono vedere. Riteniamo che l’accoppiata ECG più IA possa creare un paradigma di screening completamente nuovo.”

Ribaltare le convinzioni mediche

L’elettrocardiogramma è il test cardiaco più utilizzato al mondo, ma i suoi impieghi sono tradizionalmente limitati alla rilevazione di aritmie, occlusioni coronariche o infarti pregressi. “A tutti noi, durante gli studi di medicina, è stato insegnato che non è possibile diagnosticare una malattia cardiaca strutturale da un elettrocardiogramma,” sottolinea Elias. EchoNext sta ribaltando questa convinzione.

Il modello di deep learning è stato addestrato su un enorme dataset di oltre 1,2 milioni di coppie ECG-ecocardiogramma, appartenenti a 230.000 pazienti. In uno studio di validazione che ha coinvolto quattro sistemi ospedalieri, lo strumento ha dimostrato un’elevata precisione nell’identificare problemi come insufficienza cardiaca, malattie valvolari e ipertensione polmonare.

In un confronto diretto su 3.200 ECG, EchoNext ha identificato correttamente il 77% dei problemi cardiaci strutturali, contro il 64% di accuratezza ottenuto da 13 cardiologi che analizzavano gli stessi dati.

L’impatto nel mondo reale

Per testarne l’efficacia pratica, i ricercatori hanno applicato EchoNext ai dati di quasi 85.000 pazienti che non avevano mai effettuato un ecocardiogramma. L’IA ha identificato oltre 7.500 persone (il 9%) come ad alto rischio di avere una patologia cardiaca strutturale non diagnosticata.

Nell’anno successivo, senza che i medici curanti fossero a conoscenza delle previsioni dell’IA, si è osservato che tra gli individui segnalati come “ad alto rischio”, quasi il 75% di coloro che hanno poi effettuato un ecocardiogramma ha ricevuto una diagnosi di malattia cardiaca strutturale. Questo tasso di positività è il doppio rispetto a quello riscontrato nei pazienti che effettuano un primo ecocardiogramma senza l’ausilio dell’IA.

Se tutti i pazienti identificati come ad alto rischio da EchoNext avessero fatto l’esame, si stima che circa 2.000 persone in più avrebbero potuto ricevere una diagnosi per un problema potenzialmente grave.

“Non si può curare un paziente che non si sa di avere”, conclude Elias. “Con la nostra tecnologia, i circa 400 milioni di ECG che verranno eseguiti quest’anno nel mondo potrebbero trasformarsi in 400 milioni di opportunità per individuare malattie cardiache strutturali e fornire trattamenti salvavita al momento giusto”.

Il team ha ora avviato una sperimentazione clinica per testare EchoNext in otto dipartimenti di emergenza, segnando un ulteriore passo verso l’integrazione di questa rivoluzionaria tecnologia nella pratica clinica quotidiana.

Se la sperimentazione avrà successo avremo un’arma in più molto efficiente per la diagnosi precoce delle malattie cardiache, il tutto senza un appesentimento eccessivo dal punto di vista dell’hardware e degli esami, ma semplicemente valutando in modo più raffinato i dati.