Desarrollo de un algoritmo para diferenciar soplos cardíacos utilizando estetoscopios electrónicos

La enfermedad cardíaca valvular (VHD), una subclase de enfermedad cardíaca estructural (SHD), es una de las principales causas de mortalidad y reducción de la calidad de vida de decenas de millones de pacientes en todo el mundo. La detección temprana de VHD permite controlar cuidadosamente la enfermedad para que se pueda considerar la cirugía tan pronto como la estenosis progrese a severa. Desafortunadamente, es difícil para muchos médicos identificar con precisión VHD en sus primeras etapas y evaluar su gravedad solo mediante el examen físico. Esta dificultad se deriva tanto de la sutileza de los síntomas asociados con VHD como de la incapacidad de los médicos para detectar de manera confiable los soplos cardíacos indicativos de VHD con un estetoscopio tradicional, particularmente en los entornos ruidosos y apresurados característicos de muchos entornos de atención médica.

La AS, la regurgitación mitral (MR) y la regurgitación tricuspídea (TR) dan como resultado hallazgos auscultatorios confiablemente reproducibles. Sin embargo, a pesar de esto, la auscultación como procedimiento de diagnóstico es notoriamente deficiente: su precisión para detectar AS, MR y TR varía solo del 5 al 40%. Además, los soplos diastólicos y continuos, que son más raros que los soplos sistólicos causados ​​por AS, MR y TR, y casi siempre patológicos, suelen ser muy difíciles de detectar por los médicos de primera línea. Los soplos diastólicos generalmente son causados ​​por VHD, como insuficiencia aórtica (AR), insuficiencia pulmonar (PR), estenosis mitral (MS) o estenosis tricuspídea (TS), y los soplos continuos generalmente son causados ​​por formas no valvulares de SHD, como ventana aortopulmonar congénita, derivaciones y conducto arterioso permeable (PDA). La falta de uno de estos soplos podría conducir a un retraso significativo en el diagnóstico y la atención.

Debido a lo difícil que es para los médicos detectar SHD de manera confiable a través de la historia clínica y el examen físico, el diagnóstico de SHD se basa en gran medida en la ecocardiografía (ecos), que es aceptada como el estándar de oro para el diagnóstico de la gravedad de SHD por la comunidad de cardiología. La consecuencia de esto es múltiple. En primer lugar, muchos pacientes reciben ecos que no serían necesarios si existieran mejores herramientas de detección y evaluación. En segundo lugar, la ecocardiografía constituye un segmento desproporcionadamente grande del gasto sanitario. En tercer lugar, los pacientes tienen la responsabilidad de obtener ecos repetidos debido a la falta de mejores herramientas de detección. No se puede subestimar la carga emocional, física y financiera que acompaña a tales pruebas excesivas, especialmente para los pacientes que viven en comunidades desatendidas.

En general, existe una necesidad creciente de mejores herramientas preliminares de detección que identifiquen estas afecciones, incluso cuando sean asintomáticas, de manera temprana y más consistente, con un grado de precisión comparable a la ecocardiografía estándar de oro. Una herramienta de este tipo mejoraría la confianza de los médicos en su evaluación durante los exámenes físicos, lo que les permitiría ayudar a sus pacientes a tomar decisiones de atención informadas, ofrecer terapias que modifiquen la enfermedad y, al mismo tiempo, reducir la dependencia y la frecuencia de tratamientos innecesarios y costosos trabajos auxiliares. Por último, al facilitar la detección temprana de VHD, se espera que las tasas de morbilidad y mortalidad disminuyan debido a una intervención más temprana.

Los estetoscopios electrónicos Eko CORE y Eko DUO aprobados por la FDA ofrecen a los médicos una herramienta familiar y económica que es ampliamente aceptada por los pacientes, mientras que al mismo tiempo ofrecen sensores y tecnología que pueden mejorar la detección y detección de condiciones médicas como la enfermedad de las válvulas, en comparación a la auscultación con el estetoscopio tradicional. Tanto CORE como DUO cuentan con amplificación de sonido durante la auscultación, lo que mejora la capacidad del médico para detectar cambios sutiles en los sonidos y patrones del corazón. El CORE permite la grabación de audio para producir un fonocardiograma (PCG), mientras que el DUO puede grabar audio para producir un PCG, así como la grabación simultánea de un electrocardiograma (ECG) de una sola derivación. Ambos dispositivos usan Bluetooth para transmitir de forma inalámbrica datos de PCG y ECG a la aplicación móvil Eko, lo que permite a los médicos visualizar PCG y ECG mientras auscultan, así como reproducir grabaciones de sonidos cardíacos, anotar notas en audio grabado y guardar y compartir grabaciones. Estas características sitúan de manera única a los estetoscopios electrónicos Eko para que sean altamente efectivos como herramientas preliminares de detección en la práctica clínica.

Eko Devices ha desarrollado y recibido la aprobación 510(k) de la FDA para un algoritmo de aprendizaje automático (ML) que puede detectar la presencia o ausencia de un soplo cardíaco en pacientes adultos con VHD, utilizando los estetoscopios electrónicos Eko CORE o DUO para registrar los sonidos cardíacos. . Este algoritmo se creó utilizando un modelo de red neuronal profunda entrenado en 5878 grabaciones PCG recopiladas en Eko CORE y Eko DUO de más de 5318 pacientes únicos para clasificar las grabaciones de sonido cardíaco como que contienen un soplo cardíaco o no contienen un soplo audible, y para discriminar un sonido cardíaco de buena calidad. grabaciones de grabaciones de sonidos cardíacos de mala calidad. El modelo entrenado ha sido validado de forma independiente en un estudio clínico de múltiples sitios que inscribió a 681 pacientes con VHD con ecocardiogramas estándar de oro coincidentes. La aprobación de la FDA se recibió en enero de 2020.

El presente estudio busca ampliar la detección de soplos para incluir la clasificación de VHD a través del desarrollo de nuevos algoritmos de ML que pueden distinguir entre soplos sistólicos, diastólicos y continuos, así como clasificar el tipo y la gravedad de VHD, utilizando la auscultación de 4 puntos con Eko. Fonendoscopios electrónicos CORE y DUO para registrar los sonidos del corazón. Estos nuevos algoritmos integrarán las secuencias de ECG sincronizadas en el tiempo de DUO para mejorar la distinción entre los sonidos cardíacos S1 y S2 y mejorar el rendimiento de la identificación de los intervalos de tiempo sistólico frente a diastólico. Cuando se combinan con el algoritmo aprobado por la FDA para la calidad de la señal y la detección de soplos, estos nuevos algoritmos permitirán a los médicos tener un sistema completo de soporte de decisiones de VHD, basado en las Pautas de manejo de pacientes de ACC/AHA, cuando usen estetoscopios Eko en su práctica clínica.20 Esto brindará a los médicos información para ayudarlos a detectar SHD temprano, tomar decisiones de atención clínica con confianza y consistencia, y mejorar los resultados generales de los pacientes al tiempo que reduce los costos y aumenta la eficiencia.