Algoritmin kehittäminen sydämen sivuäänien erottamiseksi elektronisia stetoskooppeja käyttämällä

Valvulaarinen sydänsairaus (VHD), rakenteellisen sydänsairauden (SHD) alaluokka, on kymmenien miljoonien potilaiden merkittävä kuolleisuuden ja heikentyneen elämänlaadun syy maailmanlaajuisesti. VHD:n varhainen havaitseminen mahdollistaa sairauden huolellisen seurannan, jotta leikkausta voidaan harkita heti, kun ahtauma etenee vakavaksi. Valitettavasti monien lääkäreiden on vaikea tunnistaa tarkasti VHD:tä sen alkuvaiheessa ja arvioida sen vakavuutta pelkästään fyysisen tutkimuksen avulla. Tämä vaikeus johtuu sekä VHD:hen liittyvien oireiden hienovaraisuudesta että kliinikkojen kyvyttömyydestä havaita luotettavasti VHD:hen viittaavia sydämen sivuääniä käyttämällä perinteistä stetoskooppia, erityisesti monille terveydenhuoltoasemille ominaisissa meluisissa ja kiireisissä ympäristöissä.

AS, mitraalinen regurgitaatio (MR) ja kolmikulmainen regurgitaatio (TR) johtavat kaikki luotettavasti toistettaviin auskultatiivisiin löydöksiin. Tästä huolimatta auskultaatio diagnostisena toimenpiteenä on tunnetusti huono: sen tarkkuus AS:n, MR:n ja TR:n havaitsemiseksi on vain 5-40 %. Lisäksi diastoliset ja jatkuvat sivuäänet, jotka ovat harvinaisempia kuin AS:n, MR:n ja TR:n aiheuttamat systoliset sivuäänet ja lähes aina patologisia, ovat yleensä erittäin vaikeasti havaittavissa etulinjan kliinikon. Diastoliset sivuäänet johtuvat tyypillisesti VHD:stä, kuten aortan regurgitaatiosta (AR), keuhkojen regurgitaatiosta (PR), mitraalista stenoosista (MS) tai kolmikulmaisesta ahtaudesta (TS), ja jatkuvat sivuäänet johtuvat tyypillisesti SHD:n ei-läppämuodoista, kuten esim. synnynnäinen aortopulmonaalinen ikkuna, shuntit ja avoin valtimotiehye (PDA). Jos jokin näistä sivuäänistä puuttuu, diagnoosi ja hoito viivästyvät merkittävästi.

Koska kliinikoiden on vaikeaa luotettavasti seuloa SHD:tä anamneesin keräämisen ja fyysisen tutkimuksen avulla, SHD-diagnoosi perustuu suuresti kaikukardiografiaan (echos), joka on hyväksytty kardiologiayhteisön SHD:n vakavuuden diagnoosin kultaiseksi standardiksi. Tämän seuraus on moninkertainen. Ensinnäkin monet potilaat saavat kaikuja, joita ei tarvita, jos parempia seulonta- ja arviointityökaluja olisi olemassa. Toiseksi kaikukardiografia muodostaa suhteettoman suuren osan terveydenhuoltomenoista. Kolmanneksi potilailla on vastuu saada toistuvia kaikuja parempien seulontatyökalujen puutteen vuoksi. Ei voida liioitella emotionaalista, fyysistä ja taloudellista taakkaa, joka liittyy sellaiseen liialliseen testaukseen, erityisesti potilaille, jotka asuvat alipalvelutuotteissa yhteisöissä.

Kaiken kaikkiaan on kasvava tarve paremmille alustaville seulontatyökaluille, jotka tunnistaisivat nämä sairaudet, vaikka ne olisivat oireettomia, varhaisessa vaiheessa ja johdonmukaisemmin kullan standardin kaikukardiografiaa vastaavalla tarkkuudella. Tällainen työkalu parantaisi kliinikoiden luottamusta arviointeihinsa fyysisten tarkastusten aikana, mikä antaisi heille mahdollisuuden auttaa potilaitaan tekemään tietoon perustuvia hoitopäätöksiä, tarjoamaan sairauksia muuttavia hoitoja ja samalla vähentämään riippuvuutta tarpeettomista tutkimuksista ja niiden esiintymistiheyttä. kalliit lisätyöt. Lopuksi, helpottamalla VHD:n varhaista havaitsemista, sairastuvuuden ja kuolleisuuden odotetaan laskevan aikaisemman toimenpiteen ansiosta.

FDA:n hyväksymät Eko CORE- ja Eko DUO elektroniset stetoskoopit tarjoavat kliinikoille tutun ja edullisen työkalun, jonka potilaat ovat laajalti hyväksyneet, mutta tarjoavat samalla antureita ja teknologiaa, jotka voivat parantaa sairauksien, kuten läppäsairauksien, seulontaa ja havaitsemista verrattuna. auskultaatioon perinteisellä stetoskoopilla. Sekä CORE että DUO sisältävät äänenvahvistuksen auskultoinnin aikana, mikä parantaa kliinikon kykyä havaita vivahteikkaat muutokset sydämen äänissä ja kuvioissa. CORE mahdollistaa äänen tallentamisen äänikardiogrammin (PCG) tuottamiseksi, kun taas DUO pystyy tallentamaan ääntä PCG:n tuottamiseksi sekä samanaikaisesti tallentamaan yksikytkentäisen EKG:n. Molemmat laitteet käyttävät Bluetoothia PCG- ja EKG-tietojen langattomaan siirtämiseen Eko-mobiilisovellukseen, jonka avulla kliinikot voivat visualisoida PCG- ja EKG-äänet kuulon aikana sekä toistaa sydänäänitallenteita, merkitä muistiinpanoja tallennettuun ääneen sekä tallentaa ja jakaa tallenteita. Näiden ominaisuuksien ansiosta Ekon elektroniset stetoskoopit ovat ainutlaatuisesti erittäin tehokkaita alustavina seulontatyökaluina kliinisessä käytännössä.

Eko Devices on kehittänyt ja saanut 510(k) FDA:n hyväksynnän koneoppimisalgoritmille (ML), joka voi havaita sydämen sivuäänen olemassaolon tai puuttumisen aikuisilla VHD-potilailla käyttämällä joko Eko CORE- tai DUO elektronisia stetoskooppeja sydämen äänien tallentamiseen. . Tämä algoritmi rakennettiin käyttämällä syvän hermoverkkomallia, joka on koulutettu 5 878 PCG-tallenteeseen, jotka kerättiin Eko CORElla ja Eko DUO:lla yli 5 318 ainutlaatuiselta potilaalta. Sydämen äänitallenteiden luokittelemiseksi sydämen sivuääniä sisältäviksi tai ei ääniä sisältäviksi, ja hyvälaatuisen sydämen äänen erottamiseksi. tallenteet huonolaatuisista sydänäänitallenteista. Koulutettu malli on validoitu itsenäisesti usealla paikalla tehdyssä kliinisessä tutkimuksessa, johon otettiin mukaan 681 VHD-potilasta, joilla oli vastaavat kultastandardin mukaiset kaikukuvaukset. FDA:n hyväksyntä saatiin tammikuussa 2020.

Tämä tutkimus pyrkii laajentamaan sivuäänen havaitsemista sisältämään VHD-luokituksen kehittämällä uusia ML-algoritmeja, jotka pystyvät erottamaan systolisen vs. diastolisen vs. jatkuvan sivuäänen sekä luokittelevat VHD:n tyypin ja vaikeusasteen käyttämällä 4-pisteen auskultaatiota Ekon kanssa. Elektroniset CORE- ja DUO-stetoskoopit sydämen äänien tallentamiseen. Nämä uudet algoritmit integroivat DUO:n aikasynkronoidut EKG-virrat parantamaan S1- ja S2-sydänäänien eroa ja parantamaan systolisten ja diastolisten aikavälien tunnistamista. Kun nämä uudet algoritmit yhdistetään FDA:n hyväksymään signaalinlaadun ja sivuäänen havaitsemiseen tarkoitettuun algoritmiin, nämä uudet algoritmit antavat lääkäreille mahdollisuuden saada täydellinen VHD-päätöstukijärjestelmä, joka perustuu ACC/AHA-potilashallintaohjeisiin, kun he käyttävät Eko-stetoskooppeja kliinisissä toimissaan.20 Tämä varustaa kliinikot tiedoilla, jotka auttavat heitä havaitsemaan SHD:n varhaisessa vaiheessa, tekemään kliinisen hoitopäätöksen luottavaisin mielin ja johdonmukaisesti ja parantamaan potilaiden kokonaistuloksia samalla, kun he alentavat kustannuksia ja lisäävät tehokkuutta.