Silmätutkimus voi paljastaa sydänkohtauksen tai aivohalvauksen riskin

British Heart Foundationin ja National Institute for Health and Care Researchin (NIHR) tukeman tutkimuksen mukaan yksinkertainen digitaalinen valokuva silmän takaosasta voi ennustaa seuraavan vuosikymmenen aikana tapahtuvan merkittävän sydän- ja verisuonitapahtuman, kuten sydänkohtauksen tai aivohalvauksen, 70 prosentin tarkkuudella.

Tutkijat uskovat, että rutiininomaisia verkkokalvon skannauksia voitaisiin käyttää myös henkilön sydämen terveyden seuraamiseen ajan kuluessa, sillä he löysivät myös yhteyden riskipisteiden muutoksen ja merkittävän sydän- ja verisuonitapahtuman todennäköisyyden välillä kolmen vuoden aikana.

Silmäkuva analysoidaan tekoälyn (AI) avulla, joka tarjoaa henkilökohtaisen riskiennusteen sekunnin murto-osassa.

Suurimmassa riskissä olevat voitaisiin ohjata yleislääkärille, joka saattaa määrätä verenpainelääkkeitä tai statiineja kolesterolin alentamiseksi. Tulevaisuudessa tutkijat toivovat, että jokainen silmätutkimuksessa käyvä voisi saada ilmoituksen sydänsairaudestaan älypuhelimeensa.

Tutkimusta johti Dundeen yliopiston British Heart Foundationin tutkija ja konsultoiva kardiologi Ify Mordi, ja se julkaistiin Cardiovascular Diabetology -lehdessä.

Hän sanoi:

"Se voi tulla yllätyksenä, mutta silmät ovat ikkuna sydämeen.
Jos silmän takaosassa olevissa verisuonissa on vaurioita tai ahtaumia, on hyvät mahdollisuudet, että tämä näkyy myös syvemmällä kehossa olevissa sydäntä verisuonissa, mikä voi johtaa sydänkohtaukseen tai aivohalvaukseen.
Tämä on nopea, rutiininomaisesti tehtävä skannaus, joka kestää alle minuutin. Se voi olla tärkeä osa hoitopakettia verenpaineen ja kolesterolin mittausten ohella, jotta voidaan tunnistaa ihmiset, jotka voisivat hyötyä hoidosta tai elämäntapamuutoksista."

Näin teknologia toimii

Dundeen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tekoälyteknologiaa digitaalisten verkkokalvokuvien analysointiin, jotka ovat yleensä osa rutiininomaisia näöntarkastuksia.

Ensin tekoälyä koulutettiin havaitsemaan varoitusmerkkejä, kuten verisuonten ahtautumista, tukoksia ja leesioita, jotka voisivat olla merkkejä uhkaavista sydänongelmista. Sitten käytettiin "mustan laatikon" lähestymistapaa, jonka avulla teknologia pystyi käyttämään syvää koneoppimista etsiäkseen kuvista mitä tahansa yksityiskohtia verisuonten koosta sijaintiin.

Noin 4 200 kuvan käytön jälkeen mustalaatikkotekoälyä testattiin sen selvittämiseksi, kuinka hyvin se pystyi ennustamaan ihmisiä, joilla olisi sydänkohtaus tai aivohalvaus tai jotka kuolisivat sydän- ja verisuonitauteihin seuraavan vuosikymmenen aikana. Tutkimusryhmä havaitsi, että tekoäly ennusti 70 % näistä tapauksista, kun sitä testattiin yli 1 200 ihmisen silmäkuvilla.

Joillekin osallistujille tehtiin myös uusintatutkimus kolme vuotta ensimmäisen jälkeen. Kun tutkijat analysoivat tekoälyn tunnistamien riskipisteiden muutoksia eri tutkimusten välillä, he havaitsivat, että ryhmän viidennellä jäsenellä, jolla oli suurin pistemäärän nousu, oli 54 % suurempi riski saada merkittävä sydän- ja verisuonitapahtuma kuin muilla.

Tämä 54 prosentin riskin kasvu tapahtui ihmisillä, joiden tekoälypisteet nousivat vain 3 prosenttia kolmen vuoden aikana – esimerkiksi jos sydän- ja verisuonitapahtuman 10 vuoden riski nousi 20 prosentista 23 prosenttiin.

Vertailu nykyisiin menetelmiin

Tutkijaryhmä vertasi tekoälyteknologiaa myös riskiennusteisiin, joita ihmiset tällä hetkellä saavat rutiininomaisista terveystarkastuksista perusterveydenhuollon lääkärinsä kanssa – heidän "sydän- ja verisuoniriskiinsä", joka on prosentuaalinen todennäköisyys saada merkittävä sydäntapahtuma seuraavan vuosikymmenen aikana iän, sukupuolen, verenpaineen, kolesterolitasojen ja tupakoinnin kaltaisten tekijöiden perusteella. Tutkijat havaitsivat, että tekoäly ja perinteinen menetelmä tunnistivat lähes saman osuuden ihmisistä, joilla oli riski saada sydänkohtaus, aivohalvaus tai kuolla sydän- ja verisuonitauteihin.

Kun kliininen riski, verkkokalvon skannaus ja lisäksi tehty geneettinen testi yhdistettiin, ennustustarkkuus nousi 73 prosenttiin. Tämä tarkoittaa, että yhdessä ne voisivat mahdollisesti tunnistaa kolme uutta riskiryhmään kuuluvaa henkilöä sadasta.

Tekoälyä on testattu diabeetikoilla, koska heille tehdään rutiininomaisia verkkokalvon kuvauksia NHS:ssä silmään vaikuttavien komplikaatioiden tarkistamiseksi. Tutkijat kuitenkin uskovat, että silmän verisuonten analysointi sydän- ja verisuonitautiriskin arvioimiseksi pitäisi toimia useimmilla ihmisillä, ei vain diabeetikoilla.

Johtopäätös

Tutkimus tehtiin yhteistyössä kliinisten tutkijoiden, kuten Dundeen yliopiston tohtori Mordin ja tohtori Alex Doneyn, sekä tekoälyn kehittäneiden tietojenkäsittelytieteilijöiden, joita johtivat professori Emanuele Trucco ja tohtori Mohammad Sayed, välillä.

Professori Brian Williams, British Heart Foundationin tieteellinen ja lääketieteellinen johtaja, sanoi:

”Mitä tarkemmin pystymme ennustamaan henkilön sydänkohtauksen tai aivohalvauksen riskin, sitä suurempi on mahdollisuus ehkäistä ne.
Huippuinnovaatiot, kuten verkkokalvon skannauksen käyttö lääketieteellisen seulonnan rinnalla, voisivat parantaa riskien ennustamista, mikä on tärkeää British Heart Foundationin tavoitteen saavuttamiseksi ehkäistä 125 000 sydänkohtausta ja aivohalvausta Isossa-Britanniassa vuoteen 2035 mennessä.
Tarvitaan kuitenkin lisää tutkimusta tämän ennustustarkkuuden luotettavuuden vahvistamiseksi ja sen määrittämiseksi, kuinka realistista verkkokalvon skannauksen sisällyttäminen kliiniseen käytäntöön on.”