El antiguo filósofo griego y Polymath Aristóteles una vez concluyó que el corazón humano es tri-cámbico y que era el órgano más importante en todo el cuerpo, que rige el movimiento, la sensación y el pensamiento.
Hoy, sabemos que el corazón humano en realidad tiene cuatro cámaras y que el cerebro controla en gran medida el movimiento, la sensación y el pensamiento. Pero Aristóteles tenía razón al observar que el corazón es un órgano vital, que bombea sangre al resto del cuerpo para alcanzar otros órganos vitales. Cuando una condición potencialmente mortal, como la insuficiencia cardíaca, el corazón pierde gradualmente la capacidad de suministrar a otros órganos con suficiente sangre y nutrientes que les permita funcionar.
Investigadores de la Facultad de Medicina del MIT y Harvard publicaron recientemente un artículo de acceso abierto en Medicina de comunicaciones de la naturalezaIntroducción de un enfoque de aprendizaje profundo no invasivo que analiza las señales del electrocardiograma (ECG) para predecir con precisión el riesgo de un paciente de desarrollar insuficiencia cardíaca. En un ensayo clínico, el modelo mostró resultados con una precisión comparables a los procedimientos estándar pero más invasivos, lo que da esperanza a aquellos en riesgo de insuficiencia cardíaca. La condición ha visto recientemente un fuerte aumento en la mortalidad, particularmente entre los adultos jóvenes, probablemente debido a la creciente prevalencia de obesidad y diabetes.
«Este documento es una culminación de las cosas de las que he hablado en otros lugares durante varios años», dice la autora senior del documento, Collin Stultz, directora del Programa de Ciencias de la Salud y Tecnología de la Salud, y afiliado de la Clínica del MIT Abdul Latif Jameel para la Clínica Aprendizaje automático en salud (Jameel Clinic). «El objetivo de este trabajo es identificar a aquellos que comienzan a enfermarse incluso antes de que tengan síntomas para que pueda intervenir lo suficientemente temprano como para prevenir la hospitalización».
De las cuatro cámaras del corazón, dos son atrios y dos son ventrículos: el lado derecho del corazón tiene un atrio y un ventrículo, y viceversa. En un corazón humano sano, estas cámaras operan en una sincronía rítmica: la sangre pobre en oxígeno fluye hacia el corazón a través del atrio derecho. La aurícula derecha se contrae y la presión generada empuja la sangre hacia el ventrículo derecho donde la sangre se bombea a los pulmones para ser oxigenados. La sangre rica en oxígeno de los pulmones se drena hacia la aurícula izquierda, que se contrae, bombeando la sangre al ventrículo izquierdo. Sigue otra contracción, y la sangre se expulsa del ventrículo izquierdo a través de la aorta, fluyendo hacia las venas que se ramifican hacia el resto del cuerpo.
«Cuando las presiones auriculares izquierdas se elevan, el drenaje de la sangre de los pulmones hacia el atrio izquierdo se impide porque es un sistema de mayor presión», explica Stultz. Además de ser profesor de ingeniería eléctrica e informática, Stultz también es un cardiólogo en ejercicio en el Hospital General de Mass (MGH). “Cuanto mayor sea la presión en el atrio izquierdo, más síntomas pulmonares desarrollará: falta de respiración, etc. Debido a que el lado derecho del corazón bombea sangre a través de la vasculatura pulmonar a los pulmones, las presiones elevadas en el atrio izquierdo se traducen en presiones elevadas en la vasculatura pulmonar «.
El estándar de oro actual para medir la presión auricular izquierda es el cateterismo del corazón derecho (RHC), un procedimiento invasivo que requiere un tubo delgado (el catéter) unido a un transmisor de presión que se inserta en el corazón derecho y las arterias pulmonares. Los médicos a menudo prefieren evaluar el riesgo de manera no invasiva antes de recurrir a RHC, examinando el peso, la presión arterial y la frecuencia cardíaca del paciente.
Pero en opinión de Stultz, estas medidas son gruesas, como lo demuestran el hecho de que uno de cada cuatro pacientes con insuficiencia cardíaca es readmitida en el hospital dentro de los 30 días. «Lo que buscamos es algo que le brinde información como la de un dispositivo invasivo, que no sea una escala de peso simple», dice Stultz.
Para recopilar información más completa sobre la afección cardíaca de un paciente, los médicos generalmente usan un ECG de 12 derivaciones, en el que 10 parches adhesivos están pegados al paciente y se vinculan con una máquina que produce información de 12 ángulos diferentes del corazón. Sin embargo, las máquinas ECG de 12 derivaciones solo son accesibles en entornos clínicos y tampoco se usan generalmente para evaluar el riesgo de insuficiencia cardíaca.
En cambio, lo que Stultz y otros investigadores proponen es un sistema de monitoreo de IA hemodinámico cardíaco (Chais), una red neuronal profunda capaz de analizar los datos de ECG de un solo plomo; en otras palabras, el paciente solo necesita tener un solo adhesivo, disponible comercialmente disponible. Parche en su pecho que pueden usar fuera del hospital, sin ataduras en una máquina.
Para comparar los chais con el estándar de oro actual, RHC, los investigadores seleccionaron pacientes que ya estaban programados para un cateterismo y les pidieron que usaran el parche de 24 a 48 horas antes del procedimiento, aunque se les pidió a los pacientes que retiraran el parche antes de que ocurriera el cateterismo. «Cuando llegas a una hora y un medio [before the procedure]es 0.875, por lo que es muy, muy bueno ”, explica Stultz. «Por lo tanto, una medida del dispositivo es equivalente y le brinda la misma información que si hubiera sido catado en la próxima hora y media».
«Cada cardiólogo comprende el valor de las mediciones de presión auricular izquierda en la caracterización de la función cardíaca y optimizar las estrategias de tratamiento para pacientes con insuficiencia cardíaca», dice Aaron Aguirre SM ’03, PhD ’08, cardiólogo y médico de atención crítica en MGH. «Este trabajo es importante porque ofrece un enfoque no invasivo para estimar este parámetro clínico esencial utilizando un monitor cardíaco ampliamente disponible».
Aguirre, quien completó un doctorado en ingeniería médica y física médica en el MIT, espera que con una mayor validación clínica, Chais sea útil en dos áreas clave: primero, ayudará a seleccionar pacientes que se beneficiarán más de pruebas cardíacas más invasivas a través de RHC ; y segundo, la tecnología podría permitir el monitoreo en serie y el seguimiento de la presión auricular izquierda en pacientes con enfermedad cardíaca. «Un método no invasivo y cuantitativo puede ayudar a optimizar las estrategias de tratamiento en pacientes en el hogar o en el hospital», dice Aguirre. «Estoy emocionado de ver a dónde lleva el equipo del MIT lo siguiente».
Pero los beneficios no se limitan solo a los pacientes, para pacientes con insuficiencia cardíaca difícil de administrar, se convierte en un desafío evitar que sean readmitidos en el hospital sin un implante permanente, ocupando más espacio y más tiempo de un ya Fuerza laboral médica asediada y con poco personal.
Los investigadores tienen otro ensayo clínico en curso utilizando Chais con MGH y Boston Medical Center que esperan concluir que pronto comenzará el análisis de datos.
«En mi opinión, la verdadera promesa de IA en la atención médica es proporcionar atención equitativa y de vanguardia a todos, independientemente de su estado socioeconómico, antecedentes y dónde viven», dice Stultz. «Este trabajo es un paso para realizar este objetivo».
