Alat AI EchoNext boleh mencari penyakit jantung tersembunyi

Alat kecerdasan buatan (AI) kini boleh mencari penyakit jantung tersembunyi daripada ujian rutin.

Setiap tahun, berjuta-juta orang keluar dari hospital tanpa mengetahui bahawa mereka mempunyai masalah jantung yang serius. Bukan sebab doktor cuai. Bukan kerana ujian yang betul tidak wujud. Tetapi kerana ujian standard yang biasa digunakan oleh doktor tidak dapat mengesan banyak jenis penyakit jantung struktur dengan sendirinya.

Pasukan penyelidik di Columbia University dan NewYork-Presbyterian mungkin telah menemui cara untuk mengubahnya. Mereka membina alat kecerdasan buatan yang dipanggil EchoNext yang membaca data daripada ujian jantung rutin dan mengesan penyakit jantung struktur dengan ketepatan yang lebih tinggi daripada pakar kardiologi manusia. Kajian ini diterbitkan dalam jurnal Nature pada Julai 2025.

Apakah penyakit jantung struktur?

Penyakit jantung struktur ialah masalah fizikal dengan jantung — injap, ruang, otot, atau salurannya yang bersambung terus dengannya. Penyakit ini termasuk keadaan seperti kegagalan jantung, penyakit injap, hipertensi pulmonari, dan penebalan otot jantung yang teruk. Kebanyakan keadaan ini, jika ditemui awal, boleh dirawat dengan ubat atau pembedahan. Jika mereka tidak dapat dikesan, mereka boleh membawa maut.

Ujian standard emas untuk mendiagnosis penyakit jantung struktur ialah ekokardiogram – imbasan ultrasound jantung. Ekokardiogram memberi doktor gambaran yang jelas tentang struktur dan fungsi jantung. Masalahnya ialah ekokardiogram adalah mahal, memerlukan pakar terlatih untuk melakukan dan mentafsir, dan tidak tersedia di mana-mana. Kerana halangan ini, doktor biasanya memerintahkan ekokardiogram hanya apabila pesakit sudah menunjukkan gejala atau apabila mereka mempunyai alasan kukuh untuk mengesyaki masalah.

Ini bermakna sebilangan besar orang dengan penyakit jantung struktur tidak pernah mendapat ujian yang boleh mendedahkan keadaan mereka. Penyelidikan mencadangkan bahawa apabila pemeriksaan ekokardiografi sistematik dilakukan dalam komuniti, bilangan kes penyakit jantung injap yang dikesan lebih daripada dua kali ganda berbanding dengan penjagaan rutin. Dalam erti kata lain, sehingga separuh daripada semua kes mungkin tidak disedari.

Alat AI EchoNext boleh mencari penyakit jantung tersembunyi — Ekokardiogram ialah ujian ultrasound tanpa rasa sakit yang menggunakan gelombang bunyi frekuensi tinggi untuk mencipta gambar jantung bergerak masa nyata. Ia membolehkan doktor menilai saiz jantung, kekuatan pam, dan keadaan bilik dan injap jantung.

Elektrokardiogram adalah alat yang digunakan secara meluas tetapi mempunyai batasan

Elektrokardiogram (ECG) adalah jenis ujian jantung yang berbeza. Ia mengukur aktiviti elektrik jantung. Doktor menggunakan ECG untuk mengesan irama jantung yang tidak normal, arteri koronari tersumbat, dan serangan jantung yang lalu. ECG adalah murah, cepat, tidak invasif, dan boleh didapati di hampir setiap hospital dan klinik di dunia. Doktor melakukan ratusan juta ECG setiap tahun.

Tetapi ECG mempunyai had yang terkenal. Selama beberapa dekad, pakar kardiologi telah memahami bahawa anda tidak dapat mengesan penyakit jantung struktur daripada elektrokardiogram sahaja. Isyarat elektrik yang ditangkap ujian tidak secara langsung mendedahkan kerosakan fizikal pada injap jantung atau otot. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Pierre Elias, yang mengetuai penyelidikan EchoNext: “Kami semua diajar di sekolah perubatan bahawa anda tidak dapat mengesan penyakit jantung struktur daripada elektrokardiogram.”

EchoNext mencabar andaian itu.

elektrokardiogram (ECG) — Elektrokardiogram (ECG)

Cara EchoNext berfungsi

EchoNext ialah model pembelajaran mendalam — sejenis kecerdasan buatan yang mempelajari corak daripada sejumlah besar data. Penyelidik melatih model ini pada lebih daripada 1.2 juta pasangan ECG–ekokardiogram yang dikumpul daripada lebih 230,000 pesakit di lapan hospital dalam tempoh 14 tahun. Dengan mengkaji setiap ECG bersama hasil ekokardiogram yang sepadan daripada pesakit yang sama, model itu belajar untuk mencari corak halus dalam data ECG yang sepadan dengan masalah jantung struktur — corak terlalu samar dan kompleks untuk dikesan oleh mata manusia.

Model ini mengambil sebagai input kedua-dua bentuk gelombang ECG mentah dan tujuh nilai standard yang telah direkodkan oleh doktor: umur, jantina, kadar atrium, kadar ventrikel, selang PR, tempoh QRS dan selang QT yang diperbetulkan. Ia kemudian menghasilkan skor risiko yang memberitahu doktor bagaimana kemungkinan pesakit mempunyai penyakit jantung struktur.

Yang penting, EchoNext tidak cuba menggantikan ekokardiogram. Sebaliknya, ia bertindak sebagai penapis pintar. Ia mengenal pasti pesakit mana, daripada ramai yang mendapat ECG rutin, mempunyai risiko yang cukup tinggi sehingga doktor harus membuat susulan dengan ekokardiogram. “EchoNext pada asasnya menggunakan ujian yang lebih murah untuk mengetahui siapa yang memerlukan ultrasound yang lebih mahal,” jelas Dr Elias.

Apa yang ditemui oleh penyelidikan ini

Keputusan kajian ini sangat mengagumkan. Dalam perbandingan head-to-head dengan 13 pakar kardiologi yang menyemak 3,200 ECG, EchoNext mencapai kadar ketepatan 77%, berbanding 64% untuk pakar kardiologi. Walaupun pakar kardiologi mempunyai akses kepada skor risiko EchoNext untuk membantu membimbing keputusan mereka, mereka masih menunjukkan prestasi di bawah model kecerdasan buatan yang berfungsi sendiri.

Pasukan penyelidik juga menjalankan EchoNext dalam apa yang mereka panggil “pengerahan senyap” – mereka menggunakan alat ini kepada hampir 85,000 pesakit yang telah menerima ECG tetapi tidak mempunyai ekokardiogram sebelumnya. Alat ini mengenal pasti lebih daripada 7,500 pesakit ini (kira-kira 9%) sebagai berisiko tinggi untuk penyakit jantung struktur yang tidak didiagnosis. Doktor yang memantau pesakit ini pada tahun berikutnya mengesahkan bahawa ramalan EchoNext bertahan, dengan nilai ramalan positif sebanyak 74% di kalangan mereka yang menerima ekokardiogram.

Para penyelidik kemudian mengesahkan EchoNext di empat sistem hospital bebas, termasuk Cedars-Sinai, Universiti California San Francisco, dan Institut Jantung Montreal. Model ini mengekalkan ketepatan yang kukuh di seluruh hospital dengan populasi pesakit yang berbeza dan kadar penyakit jantung struktur yang berbeza, yang mencadangkan alat ini berfungsi dengan pasti di luar persekitaran khusus tempat ia dibina.

Pesakit sebenar, hasil sebenar

Para penyelidik EchoNext berkongsi tiga kes khusus di mana alat ini secara langsung membawa kepada diagnosis yang mengubah hidup. Dalam kes pertama, EchoNext mengesan stenosis aorta yang teruk – keadaan di mana injap mengawal aliran darah keluar dari jantung menjadi sempit secara berbahaya – pada pesakit yang tidak mempunyai diagnosis penyakit jantung struktur sebelumnya. Pesakit itu kemudian menerima prosedur penggantian injap jantung invasif minimum yang dikenali sebagai penggantian injap aorta transcatheter.

Dalam kes kedua, alat ini mengesan regurgitasi mitral yang teruk – keadaan di mana darah bocor ke belakang antara dua bilik jantung. Pesakit telah menjalani pembedahan injap pembetulan. Dalam kes ketiga, EchoNext mengesan kegagalan jantung, dan pesakit akhirnya menerima pemindahan jantung. Setiap pesakit ini telah menjalani ECG rutin tanpa sesiapa yang mengesyaki penyakit jantung struktur. EchoNext menjumpai perkara yang terlepas pandang oleh mata manusia.

Apakah maksud ini untuk anda?

Jika anda pernah menjalani ECG di hospital atau klinik, anda telah pun mengalami jenis ujian yang dibaca oleh EchoNext. Anda tidak memerlukan prosedur yang berasingan, peralatan tambahan atau penyediaan tambahan. Data yang sama yang telah dihasilkan oleh ujian boleh, dengan EchoNext berjalan di latar belakang, memaklumkan doktor anda bahawa anda memerlukan siasatan lanjut.

Ini paling penting dalam tetapan di mana pakar kardiologi dan mesin ekokardiogram adalah terhad – hospital luar bandar, klinik komuniti dan sistem penjagaan kesihatan di negara berpendapatan rendah. Oleh kerana EchoNext berjalan pada data ECG standard, ia boleh memanjangkan jangkauan pemeriksaan penyakit jantung kepada orang yang tidak akan mendapat ekokardiogram sama sekali.

Dr. Elias dan pasukannya percaya bahawa “ECG serta kecerdasan buatan mempunyai potensi untuk mencipta paradigma saringan yang baharu sepenuhnya.” Para penyelidik kini sedang berusaha untuk menjadikan teknologi ini tersedia dengan lebih meluas dan menambah baik model itu dengan lebih lanjut sambil mereka melatihnya pada set data pesakit tambahan.

EchoNext belum lagi sebahagian daripada penjagaan klinikal standard. Para penyelidik dan institusi mereka – Universiti Columbia – telah memfailkan paten untuk algoritma itu, dan pasukan sedang berusaha ke arah penggunaan yang lebih luas. Mereka juga telah mengeluarkan set data awam dan versi model yang ringan untuk menyokong penyelidikan lanjut oleh saintis di seluruh dunia.

Komuniti penyelidikan telah bertindak balas dengan minat yang besar. Pasukan lain sedang membina set data penanda aras EchoNext untuk membangunkan model baharu yang menggabungkan kecerdasan buatan dengan kaedah statistik, bertujuan untuk menjadikan keputusan bukan sahaja tepat tetapi juga boleh ditafsir — supaya doktor dapat memahami ciri khusus isyarat ECG yang membawa kepada skor risiko tertentu.

Sumber maklumat: