Desenvolvimento de Algoritmo para Diferenciar Sopros Cardíacos Utilizando Estetoscópios Eletrônicos

A doença cardíaca valvular (VHD), uma subclasse de doença cardíaca estrutural (SHD), é uma das principais causas de mortalidade e qualidade de vida reduzida para dezenas de milhões de pacientes em todo o mundo. A detecção precoce da VHD permite que a doença seja cuidadosamente monitorada para que a cirurgia possa ser considerada assim que a estenose progredir para grave. Infelizmente, é difícil para muitos médicos identificar com precisão a VHD em seus estágios iniciais e avaliar sua gravidade apenas por meio do exame físico. Essa dificuldade decorre da sutileza dos sintomas associados ao VHD e da incapacidade dos médicos de detectar com segurança os sopros cardíacos indicativos de VHD usando um estetoscópio tradicional, principalmente nos ambientes ruidosos e apressados ​​característicos de muitos ambientes de assistência médica.

EA, regurgitação mitral (RM) e regurgitação tricúspide (RT) resultam em achados auscultatórios reprodutíveis de forma confiável. No entanto, apesar disso, a ausculta como procedimento de diagnóstico é notoriamente pobre: ​​sua precisão para detectar AS, MR e TR varia apenas de 5 a 40%. Além disso, sopros diastólicos e contínuos, que são mais raros do que os sopros sistólicos causados ​​por EA, RM e RT, e quase sempre patológicos, geralmente são muito difíceis de detectar pelos médicos da linha de frente. Sopros diastólicos são tipicamente causados ​​por VHD, como regurgitação aórtica (RA), regurgitação pulmonar (RP), estenose mitral (EM) ou estenose tricúspide (TS), e sopros contínuos são tipicamente causados ​​por formas não valvares de SHD, como janela aortopulmonar congênita, shunts e persistência do canal arterial (PDA). A falta de um desses sopros pode levar a diagnósticos e cuidados significativamente atrasados.

Devido à dificuldade para os médicos rastrearem de forma confiável a SHD por meio da anamnese e do exame físico, o diagnóstico de SHD depende fortemente da ecocardiografia (ecos), que é aceita como o padrão-ouro para o diagnóstico da gravidade da SHD pela comunidade de cardiologia. A consequência disso é várias vezes. Primeiro, muitos pacientes recebem ecos que não seriam necessários se existissem melhores ferramentas de triagem e avaliação. Em segundo lugar, a ecocardiografia representa um segmento desproporcionalmente grande dos gastos com saúde. Em terceiro lugar, os pacientes são sobrecarregados com a responsabilidade de obter ecos repetidos devido à falta de melhores ferramentas de triagem. A carga emocional, física e financeira que acompanha esses testes excessivos, especialmente para pacientes que vivem em comunidades carentes, não pode ser exagerada.

No geral, há uma necessidade crescente de melhores ferramentas de triagem preliminar que identifiquem essas condições, mesmo quando assintomáticas, precocemente e de forma mais consistente, com um grau de precisão comparável à ecocardiografia padrão-ouro. Tal ferramenta aumentaria a confiança dos médicos em sua avaliação durante os exames físicos, o que os capacitaria a ajudar seus pacientes a tomar decisões informadas sobre cuidados, oferecer terapias que alteram a doença e, ao mesmo tempo, reduzir a dependência e a frequência de tratamentos desnecessários e exames auxiliares caros. Por último, ao facilitar a detecção precoce de VHD, espera-se que as taxas de morbidade e mortalidade diminuam devido à intervenção precoce.

Os estetoscópios eletrônicos Eko CORE e Eko DUO aprovados pela FDA oferecem aos médicos uma ferramenta familiar e barata amplamente aceita pelos pacientes, ao mesmo tempo em que oferecem sensores e tecnologia que podem melhorar a triagem e detecção de condições médicas, como doenças valvares, em comparação à ausculta com o estetoscópio tradicional. Tanto o CORE quanto o DUO apresentam amplificação de som durante a auscultação, o que melhora a capacidade do clínico de detectar mudanças sutis nos sons e padrões cardíacos. O CORE permite a gravação do áudio para produzir um fonocardiograma (PCG), enquanto o DUO é capaz de gravar o áudio para produzir um PCG, bem como a gravação simultânea de um eletrocardiograma (ECG) de derivação única. Ambos os dispositivos usam Bluetooth para transmitir dados de PCG e ECG sem fio para o aplicativo móvel Eko, que permite aos médicos visualizar PCG e ECG enquanto auscultam, bem como reproduzir gravações de sons cardíacos, fazer anotações em áudio gravado e salvar e compartilhar gravações. Esses recursos tornam os estetoscópios eletrônicos Eko altamente eficazes como ferramentas de triagem preliminar na prática clínica.

A Eko Devices desenvolveu e recebeu a aprovação 510(k) da FDA para um algoritmo de aprendizado de máquina (ML) que pode detectar a presença ou ausência de sopro cardíaco em pacientes adultos com VHD, usando os estetoscópios eletrônicos Eko CORE ou DUO para gravar sons cardíacos . Este algoritmo foi construído usando um modelo de rede neural profunda treinado em 5.878 gravações de PCG coletadas no Eko CORE e Eko DUO de mais de 5.318 pacientes únicos para classificar as gravações de som cardíaco como contendo sopro cardíaco ou sem sopro audível e para discriminar som cardíaco de boa qualidade gravações de sons cardíacos de baixa qualidade. O modelo treinado foi validado de forma independente em um estudo clínico em vários locais que inscreveu 681 pacientes com VHD com ecocardiogramas padrão-ouro correspondentes. A aprovação do FDA foi recebida em janeiro de 2020.

O presente estudo busca expandir a detecção de sopro para incluir a classificação de VHD através do desenvolvimento de novos algoritmos de ML que são capazes de distinguir entre sopros sistólicos vs. diastólicos vs. Estetoscópios eletrônicos CORE e DUO para registro de sons cardíacos. Esses novos algoritmos integrarão os fluxos de ECG sincronizados com o tempo do DUO para melhorar a distinção entre os sons cardíacos S1 e S2 e melhorar o desempenho da identificação dos intervalos de tempo sistólico versus diastólico. Quando combinados com o algoritmo aprovado pela FDA para qualidade de sinal e detecção de sopro, esses novos algoritmos permitirão que os médicos tenham um sistema completo de suporte à decisão VHD, com base nas Diretrizes de gerenciamento de pacientes ACC/AHA, ao usar os estetoscópios Eko em sua prática clínica.20 Isso fornecerá aos médicos informações para ajudá-los a detectar SHD precocemente, tomar decisões de cuidados clínicos com confiança e consistência e melhorar os resultados gerais dos pacientes, diminuindo os custos e aumentando a eficiência.