一种新的AI模型可以使用心电图（ECG）预测患者患新病、病情恶化甚至早死的风险。伦敦帝国理工学院和帝国理工医疗NHS信托的研究人员相信，他们今天在《柳叶刀数字健康》上发表的工作可以在未来五年内应用于NHS。这将使医生能够更早地发现疾病，并优先处理最紧急的病例进行治疗。
心电图记录心脏的电活动，是世界上最常见的医学检查之一。研究团队使用来自国际来源的大量数据集，这些数据集包含数百万份作为常规护理的一部分采集的心电图，训练他们的AI模型分析心电图并准确预测哪些患者会患上新病、病情恶化或随后死亡。
心电图描绘了心脏不同腔室（心房和心室）之间和内部的电信号流动。研究人员表示，该模型能够看到和理解心电图模式，其复杂性和细微程度超过了心脏病专家的能力。
细微细节
伦敦帝国理工学院国家心肺研究所的学术临床讲师、帝国理工医疗NHS信托的心脏病注册医生Arunashis Sau博士领导了这项研究。他解释说：“我们心脏病专家在查看心电图时，会根据我们的经验和标准指南，将它们分类为‘正常’和‘异常’模式，以帮助诊断疾病。然而，AI模型能够检测到更加细微的细节，因此它可以在心电图对我们来说看起来正常的情况下，提前发现潜在的问题，甚至可能在疾病完全发展之前。”
这种名为AI-ECG风险评估（AIRE）的AI模型能够在78%的病例中正确识别心电图后的十年内死亡风险（从高到低）。研究人员表示，剩余的模型错误案例可能是由于其他未知因素影响（例如，患者的后续治疗或无法预测的死因）。该系统可以预测未来的健康风险，如心律失常、心脏病发作和心力衰竭，以及非心脏相关原因的死亡风险。研究人员发现，它可以以高度准确性预测这些风险。
Sau博士进一步解释说：“心电图捕捉了来自身体各处的大量信息，因为像糖尿病这样的疾病会影响肾脏或肝脏等器官，也会以某种方式影响心脏。我们的分析显示，AI可以告诉我们不仅关于心脏的信息，还可以告诉我们身体其他部位的情况，甚至可能检测到加速衰老的迹象。”
增强型心电图已经知道在诊断心脏病方面具有高度准确性，但此前尚未用于告知临床医生患者未来患一系列特定、可治疗疾病的风险。增强型心电图目前还不是常规医院护理或诊断的一部分。研究人员还分析了影像学和遗传信息，这有助于他们确认AI预测与心脏结构和功能的真实生物因素有关。他们表示，这对于模型在临床医生中的可信度至关重要，因为它可以检测到心脏结构随时间的微妙变化，这些变化是疾病或死亡风险的早期迹象。
这项研究的资深作者是伦敦帝国理工学院国家心肺研究所的心脏电生理学讲师Fu Siong Ng博士，同时也是帝国理工医疗NHS信托和切尔西威斯敏斯特医院NHS基金会信托的心脏病顾问医生。
“可信可靠”
他说：“我们的研究表明，这种AI模型是一种可信可靠的工具，未来可以编程用于NHS的不同领域，为医生提供相关的风险信息。这可能会对患者的治疗方式产生积极影响，最终提高患者的寿命和生活质量。它还可以减少等待名单，使资源分配更加高效。我们相信这将对NHS乃至全球产生重大益处。”
他补充说：“下一步重要的工作是在临床试验中测试这些模型是否能真正改善患者结果。”
AIRE在NHS的试验已经在帝国理工医疗NHS信托和切尔西威斯敏斯特医院NHS基金会信托的多家医院计划进行。这些临床试验将重点评估在真实患者中实施该模型的好处，试验将于2025年中期开始。患者将从门诊诊所和住院病房招募。
英国心脏基金会首席科学和医学官Bryan Williams教授表示：“这项大型、令人兴奋的研究展示了AI如何用于改善心脏病的诊断。心电图已经用于评估心脏超过一个世纪，这项研究展示了AI从常规检查中获得重要健康洞察的非凡能力。这可以将心电图的应用扩展到以前不可能的领域，通过帮助评估未来心脏和健康问题的风险以及死亡风险。”
“我们期待看到AI如何在常规临床实践中进行试点，以及这将如何加速和指导临床决策，确保患者获得最及时和有效的治疗和支持。”
Sau博士补充说：“我们现在需要看看该模型在真实医疗系统中的表现。但在未来，有可能我们会看到患者佩戴提供医生连续远程监测和潜在警报系统的可穿戴技术。”
这项研究由英国心脏基金会资助，通过Sau博士的BHF临床研究培训奖学金、Ng博士的BHF项目资助以及帝国理工学院的BHF研究中心卓越奖。研究人员还得到了NIHR帝国生物医学研究中心的支持，这是帝国理工医疗NHS信托和伦敦帝国理工学院之间的转化研究合作伙伴关系，2022年获得了9500万英镑的资助，用于继续开发新的实验性治疗方法和诊断方法。
《用于死亡率和心血管风险评估的人工智能心电图平台：一种可行、可解释且生物学上合理的平台》已发表在《柳叶刀数字健康》上。
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