Inteligencia Artificial en Ecocardiografía

La ecocardiografía es una herramienta común y esencial en el diagnóstico de la enfermedad cardiovascular. Mediante el uso de ultrasonido, esta técnica permite la evaluación no invasiva de la función cardíaca, incluida la función sistólica, la función diastólica, la cuantificación de las cavidades cardíacas y el diagnóstico y cuantificación de anomalías valvulares. El uso de la ecocardiografía ha aumentado cada año; se realizaron más de 7 millones de ecocardiogramas en 2011 solo en la población de Medicare. La enfermedad cardiovascular sigue siendo la principal causa de muerte en todo el mundo, y permitir el uso generalizado de la ecocardiografía podría resultar en un diagnóstico y tratamiento más temprano de la enfermedad cardiovascular y una posible reducción de las disparidades en la atención médica.

El procedimiento de un ecocardiograma primero requiere la adquisición de imágenes, seguida luego por el análisis e interpretación de imágenes. La adquisición de imágenes la realizan tradicionalmente ecografistas cardíacos (técnicos) o médicos. La revisión e interpretación de imágenes la realizan médicos especialistas, normalmente cardiólogos o radiólogos. Históricamente, cada paso del proceso requiere un alto nivel de capacitación y equipo especializado que limita su uso en áreas de escasos recursos. Sin embargo, dado el alto nivel de habilidad requerido para operar este equipo, sigue existiendo la necesidad de tecnologías adicionales para ayudar en la adquisición e interpretación de imágenes. Sin embargo, a medida que la tecnología de ultrasonido ha mejorado, los costos y el tamaño del equipo han disminuido y el uso de ultrasonido junto a la cama para guiar la toma de decisiones clínicas se ha vuelto cada vez más común. Este ultrasonido de cabecera se enfoca en preguntas específicas, como el diagnóstico de un derrame pleural o pericárdico, y se puede enseñar fácilmente a los no expertos.

Una de las herramientas potenciales para superar estas limitaciones es la inteligencia artificial (IA). La IA es el uso de programas informáticos para imitar la función cognitiva de la mente humana con el fin de aprender y resolver problemas. La ecocardiología es un campo particularmente maduro que puede beneficiarse del uso de la inteligencia artificial. Debido a las diferencias anatómicas y las situaciones clínicas dinámicas, el proceso de adquisición y análisis de imágenes puede variar mucho entre pacientes. Aunque los algoritmos informáticos simples no logran integrar estas diferencias, la inteligencia artificial puede permitir la adquisición y el análisis de imágenes asistidos por máquinas. En los últimos años, se han realizado numerosos estudios de análisis de ecocardiografía asistidos por computadora. El uso de esta tecnología puede acelerar la adquisición de imágenes ecocardiográficas, reducir la cantidad de capacitación necesaria para adquirir y analizar imágenes, mejorar la calidad del diagnóstico y reducir la variabilidad entre observadores en el análisis de imágenes ecocardiográficas.

Al integrar la adquisición y el análisis de imágenes asistidos por inteligencia artificial con la tecnología de ultrasonido, es posible que los operadores mínimamente capacitados en áreas desatendidas utilicen la ecocardiografía para diagnosticar con precisión la enfermedad cardiovascular.

Este estudio será supervisado por el Laboratorio de Ecocardiografía y el Programa de Residencia en Medicina Interna del Departamento de Medicina del Centro Médico de la Universidad Presbiteriana de Columbia en Nueva York. El estudio se llevará a cabo en los servicios de la sala de cardiología para pacientes hospitalizados de médicos residentes que se encuentran principalmente en la sala 5 Garden South del Milstein Hospital. Los sujetos principales del estudio son los médicos residentes en el Departamento de Medicina que rotan a través de los servicios de sala de cardiología para pacientes hospitalizados.

Durante este estudio, los residentes médicos se someterán a una sesión de capacitación que los introducirá a los conceptos básicos de ecocardiografía y el uso del sistema de ultrasonido de IA de ecocardiología de Bay Labs o un sistema de ecocardiografía estándar (una máquina de ecocardiografía Terason nativa). En este protocolo, las imágenes ecocardiográficas que obtengan con estas herramientas se denominarán "ecocardiograma de estudio". Esto contrasta con un "ecocardiograma formal" realizado por ecografistas cardíacos, becarios de cardiología o asistentes de cardiología y analizado por asistentes de cardiología que se especializan en ecocardiografía. Los médicos residentes utilizarán el sistema Bay Labs o el sistema Terason nativo para realizar ecocardiogramas en pacientes ingresados ​​en los equipos de la sala de cardiología que se hayan sometido o tengan previsto someterse a un ecocardiograma formal en el plazo de 1 día desde el ecocardiograma del estudio. Los objetivos explícitos de este proyecto son (1) determinar si es posible que los médicos residentes como usuarios novatos adquieran e interpreten imágenes ecocardiográficas y (2) si el uso del sistema Bay Labs ayuda en la educación sobre el sistema estándar. El ecocardiograma de Bay Labs que se realiza como parte de este estudio no está aprobado por la FDA para ayudar en la toma de decisiones clínicas y, como tal, los resultados de los ecocardiogramas del estudio no se utilizarán para cambiar el manejo clínico.

Hay un total de 4 equipos de residentes de cardiología en las salas de cardiología para pacientes hospitalizados, y los equipos se designan mediante un sistema de letras: A, B, C y D. Cada uno de estos equipos está compuesto por un médico residente de primer año y un tercero. médico residente de un año. Los equipos A y C forman una díada de equipo y los equipos B y D forman una segunda díada de equipo. Los equipos están cubiertos por la noche por un equipo separado de médicos residentes. Cada díada está supervisada principalmente por un par de asistentes de cardiología que supervisan la atención de los pacientes cardíacos generales. Además de los asistentes de cardiología del servicio, los equipos pueden atender pacientes bajo el cuidado de cardiólogos de insuficiencia cardíaca u otros cardiólogos privados. Cada equipo puede llevar un total de 10 pacientes. La estructura de ingreso de los equipos permite el ingreso de 7 nuevos pacientes a los servicios de sala de cardiología por período de 24 horas. Durante el día, se pueden admitir 3 pacientes en el equipo de llamadas largas y 1 paciente en el equipo de llamadas cortas. Por la noche, se pueden admitir 3 pacientes en el equipo nocturno (llamada larga).

Antes del inicio del estudio, se creará un cronograma en el que cada bloque de rotación de sala de cardiología para pacientes hospitalizados de 4 semanas se asignará para usar la tecnología de Bay Labs o el sistema Terason nativo. Al comienzo de su rotación en la sala de hospitalización de cardiología, se pedirá a los residentes médicos que den su consentimiento para participar en el estudio. Los médicos residentes que consientan en el estudio se someterán a un pre-test preguntándoles sobre su comodidad con la realización e interpretación de la ecocardiografía. Luego se someterán a una sesión de capacitación que los introducirá a los conceptos básicos de la ecocardiografía, el protocolo de estudio y el funcionamiento del sistema de ecocardiografía de Bay Labs o el sistema de ecocardiografía nativo de Terason. Después de recibir esta capacitación, podrán comenzar a realizar ecocardiogramas en el estudio.

Cada mañana, cada médico residente podrá designar entre 1-3 pacientes de su servicio para realizar un ecocardiograma. Los criterios de inclusión y exclusión se enumeran en el protocolo. Los pacientes serán abordados por un investigador o asistente de investigación para dar su consentimiento para el estudio. Luego, los participantes se someterán a un ecocardiograma realizado por los médicos residentes y las imágenes se almacenarán para su posterior análisis. Después de cada ecocardiograma, los médicos residentes llenarán un breve formulario que documenta el ecocardiograma. Las preguntas en este formulario incluirán datos demográficos, características clínicas, aspectos técnicos sobre la prueba (como si se pueden obtener vistas específicas) y preguntas básicas sobre la función cardíaca estimada por el operador que se observó durante la prueba.

Al final de la rotación, los residentes participantes realizarán un post-test sobre su comodidad con la realización e interpretación de la ecocardiografía. Se les ofrecerá la oportunidad de dar su opinión sobre el estudio. A los médicos residentes se les ofrecerá retroalimentación sobre sus ecocardiogramas durante y después del período de estudio para ayudar en el aprendizaje.

Después del final del período de estudio, los datos serán analizados. Los resultados de la prueba previa y posterior se analizarán para determinar si los médicos residentes mejoraron sus conocimientos de ecocardiografía durante la rotación. Los ecocardiogramas serán analizados y comparados con los ecocardiogramas formales por los investigadores del estudio y los ecocardiógrafos asistentes para determinar si se pudieron obtener las vistas de imágenes designadas, el tiempo necesario para obtener las imágenes y la calidad de las imágenes en comparación con el ecocardiograma formal. Se comparará la función sistólica del ventrículo izquierdo observada visualmente por los médicos residentes durante el ecocardiograma del estudio, la autoEF calculada por el software Bay Labs en esos pacientes en esos grupos y la fracción de eyección del ventrículo izquierdo del ecocardiograma formal.

Este estudio no tiene más que un riesgo mínimo para los pacientes inscritos. La prueba en sí (un ecocardiograma transtorácico) no es invasiva y no tiene exposición a la radiación. Además, los equipos médicos tendrán prohibido tomar decisiones clínicas basadas en el ecocardiograma de Bay Labs, que en cambio se basará en el ecocardiograma formal. Al final del estudio, los datos serán desidentificados permanentemente.