От чистого сердца: какие инновации приходят в кардиологию

Сердечно-сосудистые заболевания ежегодно уносят около 17,9 миллионов жизней во всем мире. Исследователи во всем мире работают над тем, чтобы максимально повысить доступность медицинской помощи этой категории больных, увеличить ее качество и безопасность. В сегодняшнем обзоре расскажем о самых последних разработках в этой области.

ИИ

Согласно отчету Deloitte 2021 года, ИТ-стартапы в области здравоохранения привлекли более 1 млрд долларов в ходе последних раундов финансирования, а кардиология стала самой финансируемой областью медицины. В числе самых многочисленных — проекты на основе технологий искусственного интеллекта.

Так, исследователи из Института сердца Смидта в Сидарс-Синай разработали алгоритмы, которые впервые различает поддающиеся лечению и не поддающиеся лечению формы внезапной остановки сердца, а также прогнозируют риск сердечного приступа у пациентов. Еще один их продукт в состоянии идентифицировать и различать гипертрофическую кардиомиопатию и сердечный амилоидоз.

Носимые устройства, такие как Apple Watch, способны записывать ЭКГ в одном отведении для определения сердечного ритма. Однако большая часть показаний умных часов не дает окончательных результатов. Эта проблема была успешно решена с помощью алгоритма ИИ компании Cardiologs. 

В исследование, результаты которого были опубликованы в апреле этого года, был включен 101 пациент с ​​предсердной аритмией. Им выполняли одновременно две ЭКГ: одну в 12 отведениях и одну при помощи умных часов в одном отведении, снятых с запястья. Затем записи смарт-часов были обработаны для сравнения эффективности двух алгоритмов с показаниями ЭКГ в 12 отведениях, которые врачи считают золотым стандартом. 

В целом приложение Apple Watch ECG 2.0 дало неубедительные диагнозы для 19% всех записей SmartWatch. Тогда как модель глубокой нейронной сети Cardiologs уменьшила это число до 0%, сохранив при этом точность, специфичность и чувствительность. 

Эти результаты открывают большие перспективы для использования смарт-часов для скрининга нерегулярного сердечного ритма, считает генеральный директор и соучредитель Cardiologs Янн Флеро.

Тем временем Национальный кардиологический центр Сингапура открыл целую исследовательскую лабораторию визуализации сердца, которая использует ИИ для выявления и прогнозирования сердечно-сосудистых заболеваний.

Согласно заявлению для прессы, исследовательская лаборатория сердечно-сосудистых систем визуализации и искусственного интеллекта (CVS.AI) является “первой в своем роде” в Сингапуре и Юго-Восточной Азии для изучения различных аспектов сердечных заболеваний с использованием различных методов визуализации.

Компания Omron Healthcare и Киотский университет в Японии объединились для изучения использования ИИ и домашних данных о состоянии здоровья для прогнозирования ранних признаков сердечно-сосудистых заболеваний. 

Корейский институт машин и материалов при Министерстве науки и информационных технологий Южной Кореи разработал модель прогнозирования сердечно-сосудистых событий путем интеграции технологии глубокого обучения механического оборудования с ультразвуковой визуализацией. 

А австралийская медицинская технологическая компания Artrya представила Salix, инструмент ИИ для диагностики ишемической болезни сердца, разработанный совместно с исследователями из Университета Западной Австралии. Диагностический инструмент, который обнаруживает и оценивает атеросклеротические бляшки по данным компьютерной томографии, был допущен к коммерциализации в Австралии.

Salix обнаруживает и оценивает атеросклеротические бляшки — субстрат большинства сердечных приступов — в артериях пациента, как это видно на КТ сердца. Используя ИИ, он быстро создает трехмерное изображение сердца пациента и отчет с подробной оценкой его уязвимой бляшки, стеноза, оценки кальция и общего количества бляшек в течение 15 минут.

Согласно новым результатам, опубликованным в JAMA Cardiology, передовые модели ИИ могут быть обучены, чтобы помочь кардиологам различать острый инфаркт миокарда (ОИМ) и синдром такоцубо (TTS). Пациенты с СТТ обычно имеют признаки и симптомы, сходные с ОИМ, что затрудняет дифференциальную диагностику, комментируют кардиологи. Раннее распознавание СТТ имеет важное значение в клинической практике для надлежащего клинического и терапевтического лечения. Тем не менее, надежные и общепринятые критерии дифференциальной диагностики СТТС на основе эхокардиографических признаков по-прежнему отсутствуют.

Беспроводная ЭКГ

По прогнозу аналитиков Quadintel,к 2027 году рынок устройств для беспроводной электрокардиографии (ЭКГ) достигнет 2,3 млрд долларов. Он будет расти со среднегодовым темпом в 6,5% в прогнозируемый период. 

Действительно, в этом сегменте в последние годы появилось много разнообразных решений: от “умной” майки со встроенной ЭКГ до кардиокресла. 

А вот компания iRhythm сделала ставку на накожный пластырь с искусственным интеллектом. Его Zio XT выполняет ЭКГ в домашних условиях, что сокращает среднее время ожидания проверки сердца с 6 недель до нескольких дней. При этом устройство дает гораздо лучшие результаты, обнаруживая более 99% мерцательной аритмии и других нерегулярных сердечных ритмов или аритмий по сравнению с менее чем половиной — 46,5% — при существующей системе, согласно исследованию, опубликованному в JAMA Cardiology.

В настоящее время люди с подозрением на аритмию отправляются в больницу на 24–48 часов для проведения ЭКГ, где они проходят холтеровское мониторирование. Но эти тесты часто пропускают аритмии, которые могут быть спорадическими и часто обнаруживаются впервые только через 48 часов. Теперь же пациенту крепят водонепроницаемый пластырь площадью 10 квадратных дюймов и отпускают домой. 

Они носят его в течение 14 дней, а затем отправляют обратно для анализа данных с помощью ИИ.

Предварительные результаты исследования 2000 пациентов в Ливерпульской больнице сердца и грудной клетки выявило сокращение числа направлений на более инвазивные и дорогостоящие диагностические процедуры, поскольку с помощью нового устройства iRhythm выявляется больше случаев на ранней стадии.

Сейчас компания ищет финансирование для более широкого распространения устройства в Великобритании и надеется, что это может произойти в течение трех лет.

Тонометр в унитазе

Контроль артериального давления без привычной манжеты — давняя мечта кардиологов, технологических компаний, да и самих пациентов, которая в последнее время стала явью. Например, компания Casana сделала это при помощи электронных датчиков, встроенных в сиденье унитаза.

“Heart Seat отличается практически от любого другого продукта для мониторинга жизненно важных функций организма тем, что он не отнимает у вас много времени и работает лучше всего, когда вы забываете, что он вообще есть”, — говорится в заявлении генерального директора Casana Остина Маккорда.

В этом году компания планирует завершить клинические испытания, получить разрешение FDA и начать коммерческий запуск своего продукта. 

Casana также изучает, как регулярный сбор данных о состоянии сердца может помочь системам здравоохранения и страховщикам выявлять ранние изменения в состоянии сердечно-сосудистой системы и принимать превентивные меры для решения таких проблем, как высокое кровяное давление. 

Еще одна коммерческая цель компании — убедить больницы предоставлять пациентам это устройство при выписке для удаленного мониторинга их состояния после операции, чтобы помочь предотвратить повторную госпитализацию.

Отечественные разработки

Российским ученым и инноваторам тоже есть, что предложить кардиологам. Резидент Иннополиса (Татарстан) придумал портативное устройство ЭКГ и телеметрии, которое крепится к телу и позволяет круглосуточно снимать показания. Собранные данные поступают на смартфон. Стартап намерен представить рынку готовый продукт в будущем году.

Ученые Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова разработали сенсорную систему и программное обеспечение для непрерывного мониторинга состояния пациента, которая позволяет диагностировать сердечно-сосудистые заболевания, в том числе ишемическую болезнь сердца. 

Система имеет большую емкость внутренней энергонезависимой памяти и продолжительность работы на одном заряде, ей удобно управлять со смартфона. Кроме того, она обладает увеличенным набором параметров мониторинга пациентов и точностью алгоритмов определения состояния. 

Система размером 140х60х10 мм и весом 50 граммов крепится на грудь пациента напротив сердца. Она считывает сердечный ритм и передает его на внешнее устройство — смартфон или компьютер (работает от одной батареи, которая держит заряд до 14 дней). Затем данные можно направить лечащему врачу. Когда система фиксирует, что сердечный ритм не соответствует норме, то данное событие регистрируется, что позволяет врачу не просматривать весь массив данных, а обратить внимание на отдельные эпизоды.

В марте этого года Росздравнадзор зарегистрировал первую отечественную систему доставки протеза аортального клапана производства ЗАО НПП «МедИнж».

Ежегодно в российских клиниках выполняется 10—15 тыс. операций по протезированию клапанов сердца, но только 3—5% из них малоинвазивными методами. Причина — высокая стоимость импортных устройств. С учетом роста курса валют сейчас цена может достигать 5—6 млн рублей за комплект. С появлением отечественной системы данный вид помощи должен стать доступнее россиянам. 

Ученые из Национального центра когнитивных исследований Университета ИТМО (Санкт-Петербург) и Амстердамского университета (Нидерланды) смоделировали процесс сужения артерий сердца после установки стента — цилиндрического каркаса, задача которого — поддерживать нужный диаметр сосудов. Такое послеоперационное осложнение опасно тем, что может стать причиной ишемии или инфаркта миокарда, сообщает Naked Science. 

Авторы выяснили, что основную роль в его развитии играют скорость кровотока и время регенерации выстилки сосуда. Полученные данные помогут разработать стенты оптимальной формы, а также предложить методы профилактики, которые снизят частоту подобных осложнений. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of the Royal Society Interface. 

При ишемической болезни сердца в место сужения артерии устанавливают стент — своего рода каркас, который помогает восстановить прежний диаметр сосуда. Однако такое искусственное расширение может повредить стенку артерии, вызвать воспаление и разрастание ткани, а это повторно сузит просвет (такое осложнение называют рестенозом стента).

Для изучения механизмов рестеноза можно использовать компьютерное моделирование. Существующая двумерная модель позволяет исследовать и анализировать процесс и выявлять его причины, но ее точность может оказаться недостаточной. Совместно с зарубежными коллегами российские ученые создали трехмерную вычислительную модель, которая воспроизводит сужение артерии после установки стента. В отличие от двумерной версии трехмерная моделирует патологию точнее. 

Конечная цель проекта — довести модель до такого состояния, когда ее можно будет задействовать непосредственно в расчетах рисков развития рестеноза для конкретного стента. Следующий шаг на пути к этому — валидация модели на клинических данных. 

В прошлом году грант в 50 млн руб. на разработку и внедрение в клиническую практику четырех имплантируемых медицинских изделий для сердечно-сосудистой хирургии получил Национальный медицинский исследовательский центр им. акад. Е.Н. Мешалкина. 

На эти средства специалисты планируют создать биологический протез для детской кардиохирургии, протезы митрального и аортального клапанов для транскатетерной имплантации взрослым, не требующей рассечения грудной клетки, а также гибридный протез аорты для взрослых, использование которого позволит вдвое сократить длительность операции и время нахождения пациента в условиях искусственного кровообращения. Планировалось, что специалисты НМИЦ смогут получить регистрационные удостоверения на протезы летом 2025 года.

Корреспондент МВ и ФВ Екатерина Погонцева специально для evercare.ru