一种新的AI模型能够通过心电图（ECG）预测患者的发展和恶化疾病的风险，甚至预测其早死的风险。伦敦帝国理工学院和帝国理工医疗保健NHS信托的研究人员相信，他们今天发表在《柳叶刀数字健康》上的这项工作，可能在五年内应用于NHS。这将使医生能够更早发现疾病，并优先治疗最紧急的病例。
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，包括数百万个作为常规护理部分的心电图，训练他们的AI模型分析心电图并准确预测哪些患者随后会经历新疾病、更严重的疾病或死亡。
心电图描绘了心脏不同腔室——心房和心室之间的电信号流动。AI模型被训练“读取”这些信息并看到电信号中的模式。研究人员表示，该模型可以比心脏病专家更复杂和细微地理解和看到心电图模式。
细节微妙
伦敦帝国理工学院国家心肺研究所的学术临床讲师、帝国理工医疗保健NHS信托的心脏病学注册医生阿鲁纳西斯·索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，将其分类为‘正常’和‘异常’模式，以帮助诊断疾病。然而，AI模型可以检测到更多细微的细节，因此它可以‘发现’对我们来说看似正常的心电图中的问题，并可能在疾病完全发展之前很久就发现这些问题。”
称为AI-ECG风险评估（AIRE）的AI模型能够正确识别心电图后十年内（从高到低）的死亡风险的78%的病例。研究人员表示，其余模型错误的病例可能受到其他未知因素的影响（例如，患者的后续治疗或不可预测的死亡原因）。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，以及患者因非心脏原因死亡的时间。研究人员发现，它能够以很高的准确性预测这些风险。
索博士进一步解释说：“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。我们的分析表明，AI可以告诉我们不仅关于心脏的信息，还有身体其他部位的情况，可能会检测到加速衰老的迹象。”
虽然已知AI增强的心电图在诊断心脏病方面非常准确，但此前并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。AI增强的心电图目前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相关联。他们表示，这对于模型在临床上的可信度至关重要，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。
该研究的高级作者是心脏电生理学读者、伦敦帝国理工学院国家心肺研究所的咨询心脏病专家冯松宁博士。他说：“我们的研究表明，这种AI模型是一种可信且可靠的工具，未来可以在NHS的不同领域编程使用，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和全球产生重大益处。”
他还补充道：“下一步重要的工作是在临床研究中测试这些模型是否能实际改善患者的预后。”AIRE在NHS的试验已经在帝国理工医疗保健NHS信托和切尔西及威斯敏斯特医院NHS基金会信托的医院计划进行。这些临床试验将重点关注实施该模型对真实患者的益处，将于2025年中期开始。患者将从门诊诊所和住院医疗病房招募。
英国心脏基金会首席科学和医学官布莱恩·威廉姆斯教授说：“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从常规测试中获得重要健康见解的非凡能力。这可以使心电图的使用超越以往的可能性，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。”索博士补充说：“我们现在需要看看该模型在实际医疗系统中的表现。但未来有可能看到患者佩戴提供医生远程连续监测和潜在警报系统的可穿戴技术。”
该研究由英国心脏基金会资助，通过给予索博士的BHF临床研究培训奖学金、给予冯松宁博士的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，这是帝国理工医疗保健NHS信托和伦敦帝国理工学院之间的一个转化研究伙伴关系，2022年获得了9500万英镑的资金，继续为患者开发新的实验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：一个可操作、可解释且生物学上合理的平台》发表在《柳叶刀数字健康》/公共发布。
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