Vývoj algoritmu pro odlišení srdečního šelestu pomocí elektronických stetoskopů

Chlopenní onemocnění srdce (VHD), podtřída strukturálního onemocnění srdce (SHD), je hlavní příčinou úmrtnosti a snížené kvality života desítek milionů pacientů na celém světě. Včasná detekce VHD umožňuje onemocnění pečlivě sledovat, takže lze uvažovat o operaci, jakmile stenóza progreduje do těžké formy. Pro mnoho lékařů je bohužel obtížné přesně identifikovat VHD v jejích raných fázích a posoudit její závažnost pouze pomocí fyzikálního vyšetření. Tato obtíž pramení jak z jemnosti příznaků spojených s VHD, tak z neschopnosti lékařů spolehlivě detekovat srdeční šelesty svědčící pro VHD pomocí tradičního stetoskopu, zejména v hlučném a uspěchaném prostředí, které je charakteristické pro mnoho zdravotnických zařízení.

AS, mitrální regurgitace (MR) a trikuspidální regurgitace (TR) všechny vedou ke spolehlivě reprodukovatelným auskultačním nálezům. Navzdory tomu je auskultace jako diagnostický postup notoricky špatná: její přesnost detekce AS, MR a TR se pohybuje pouze v rozmezí 5–40 %. Navíc diastolické a kontinuální šelesty, které jsou vzácnější než systolické šelesty způsobené AS, MR a TR a téměř vždy patologické, jsou obvykle velmi obtížně detekovatelné předními lékaři. Diastolické šelesty jsou typicky způsobeny VHD, jako je aortální regurgitace (AR), pulmonická regurgitace (PR), mitrální stenóza (MS) nebo trikuspidální stenóza (TS), a kontinuální šelesty jsou typicky způsobeny nevalvulárními formami SHD, jako je např. vrozené aortopulmonální okno, zkraty a otevřený ductus arteriosus (PDA). Vynechání jednoho z těchto šelestů by mohlo vést k výraznému zpoždění diagnózy a péče.

Vzhledem k tomu, jak obtížné je pro klinické lékaře spolehlivě provést screening SHD pomocí anamnézy a fyzikálního vyšetření, diagnostika SHD do značné míry závisí na echokardiografii (echos), která je kardiologickou komunitou přijímána jako zlatý standard pro diagnostiku závažnosti SHD. Důsledek toho je několikanásobný. Za prvé, mnoho pacientů dostává echo, které by nebylo nutné, kdyby existovaly lepší nástroje pro screening a hodnocení. Za druhé, echokardiografie tvoří neúměrně velký segment výdajů na zdravotní péči. Za třetí, pacienti jsou zatíženi odpovědností za opakované echo kvůli nedostatku lepších screeningových nástrojů. Emocionální, fyzickou a finanční zátěž, která doprovází takové nadměrné testování, zejména u pacientů žijících v komunitách s nedostatečnými službami, nelze přeceňovat.

Celkově vzrůstá potřeba lepších nástrojů předběžného screeningu, které by identifikovaly tyto stavy, i když jsou asymptomatické, časně a důsledněji, se stupněm přesnosti srovnatelným se zlatým standardem echokardiografie. Takový nástroj by zvýšil důvěru lékařů v jejich hodnocení během fyzických vyšetření, což by jim umožnilo pomáhat svým pacientům činit informovaná rozhodnutí o péči, nabízet terapie měnící onemocnění a zároveň snížit závislost a frekvenci zbytečných a drahé pomocné práce. A konečně, usnadněním včasné detekce VHD by se očekávalo snížení nemocnosti a úmrtnosti v důsledku dřívější intervence.

Elektronické stetoskopy Eko CORE a Eko DUO schválené FDA nabízejí lékařům známý a levný nástroj, který je široce přijímán pacienty, a zároveň nabízejí senzory a technologie, které mohou zlepšit screening a detekci zdravotních stavů, jako je onemocnění chlopní, ve srovnání s k auskultaci tradičním stetoskopem. CORE i DUO jsou vybaveny zesílením zvuku během auskultace, což zlepšuje schopnost lékaře detekovat jemné změny srdečních zvuků a vzorců. CORE umožňuje záznam zvuku pro vytvoření phonokardiogramu (PCG), zatímco DUO je schopen zaznamenat zvuk pro vytvoření PCG, stejně jako simultánní záznam jednosvodového elektrokardiogramu (EKG). Obě zařízení využívají Bluetooth k bezdrátovému přenosu PCG a EKG dat do mobilní aplikace Eko, která lékařům umožňuje vizualizovat PCG a EKG při poslechu, stejně jako přehrávat nahrávky srdečního zvuku, přidávat poznámky k nahranému zvuku a ukládat a sdílet nahrávky. Tyto vlastnosti jedinečně předurčují elektronické stetoskopy Eko k tomu, aby byly vysoce účinné jako předběžné screeningové nástroje v klinické praxi.

Společnost Eko Devices vyvinula a získala schválení 510(k) FDA pro algoritmus strojového učení (ML), který dokáže detekovat přítomnost nebo nepřítomnost srdečního šelestu u dospělých pacientů s VHD pomocí elektronických stetoskopů Eko CORE nebo DUO k záznamu srdečních zvuků. . Tento algoritmus byl vytvořen pomocí modelu hluboké neuronové sítě trénovaného na 5 878 PCG nahrávkách shromážděných na Eko CORE a Eko DUO od více než 5 318 unikátních pacientů, aby bylo možné klasifikovat nahrávky srdečního zvuku jako obsahující srdeční šelest nebo neobsahující žádný slyšitelný šelest, a rozlišit dobrou kvalitu srdečního zvuku. nahrávky z nekvalitních nahrávek srdečního zvuku. Trénovaný model byl nezávisle ověřen v klinické studii na více místech, do které bylo zařazeno 681 pacientů s VHD s odpovídajícími echokardiogramy zlatého standardu. Schválení FDA bylo přijato v lednu 2020.

Tato studie se snaží rozšířit detekci šelestu tak, aby zahrnovala klasifikaci VHD prostřednictvím vývoje nových ML algoritmů, které jsou schopny rozlišovat mezi systolickým vs. diastolickým vs. kontinuálním šelestem a také klasifikovat typ a závažnost VHD pomocí 4bodové auskultace pomocí Eko Elektronické stetoskopy CORE a DUO pro záznam srdečních ozvů. Tyto nové algoritmy budou integrovat časově synchronizované toky EKG z DUO, aby se zlepšilo rozlišení mezi srdečními zvuky S1 a S2 a zlepšila se výkonnost identifikace systolických vs. diastolických časových intervalů. V kombinaci s algoritmem pro kvalitu signálu a detekci šelestu schváleným FDA umožní tyto nové algoritmy lékařům mít při používání stetoskopů Eko ve své klinické praxi kompletní systém podpory rozhodování VHD, jak je založen na pokynech pro řízení pacientů ACC/AHA.20 Lékaři tak získají informace, které jim pomohou včas odhalit SHD, rozhodovat se o klinické péči s jistotou a důsledností a zlepšit celkové výsledky pacientů při současném snížení nákladů a zvýšení efektivity.