Nhờ trí tuệ nhân tạo (AI), một xét nghiệm tim định kỳ và có giá thành phải chăng được sử dụng tại nhiều phòng khám có thể sắp được nâng cấp một cách đột phá, giúp phát hiện ra các bệnh tim tiềm ẩn mà trước đây rất khó chẩn đoán.
Bệnh tim cấu trúc, bao gồm các vấn đề như dị tật van tim và dị tật bẩm sinh ảnh hưởng đến chức năng tim, đang ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn thế giới. Đáng tiếc là hiện vẫn chưa có phương pháp sàng lọc hiệu quả về chi phí cho các bệnh này, nên chúng thường bị bỏ qua cho đến khi gây ra tổn thương nghiêm trọng.
“Chúng ta có nội soi đại tràng, có chụp nhũ ảnh, nhưng lại không có phương pháp tương đương nào để sàng lọc phần lớn các loại bệnh tim,” Tiến sĩ Pierre Elias, phó giáo sư y khoa và tin sinh học tại Trường Bác sĩ & Phẫu thuật viên Vagelos thuộc Đại học Columbia, đồng thời là Giám đốc Y khoa về AI tại hệ thống bệnh viện NewYork-Presbyterian, chia sẻ.
Để giải quyết lỗ hổng này, Elias cùng nhóm nghiên cứu từ Đại học Columbia và NewYork-Presbyterian đã phát triển một công cụ dựa trên AI có tên EchoNext. Hệ thống này phân tích dữ liệu từ điện tâm đồ (ECG) tiêu chuẩn để xác định bệnh nhân nào nên thực hiện thêm siêu âm tim — một xét nghiệm hình ảnh không xâm lấn có thể phát hiện các bất thường về cấu trúc tim.
Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, EchoNext có khả năng phát hiện bệnh tim cấu trúc từ dữ liệu ECG đáng tin cậy hơn cả các bác sĩ tim mạch, kể cả khi họ sử dụng phần mềm hỗ trợ AI.
“EchoNext về cơ bản sử dụng xét nghiệm rẻ hơn để xác định ai cần xét nghiệm siêu âm đắt hơn,” Elias — người đứng đầu nghiên cứu — giải thích. “Nó phát hiện được các bệnh mà bác sĩ tim mạch không thể thấy qua điện tâm đồ. Chúng tôi tin rằng sự kết hợp giữa ECG và AI có thể tạo nên một mô hình sàng lọc hoàn toàn mới.”
Bước tiến tiếp theo trong sàng lọc bệnh tim
ECG là xét nghiệm tim được sử dụng phổ biến nhất trong chăm sóc y tế. Xét nghiệm này đo hoạt động điện của tim, thường được dùng để phát hiện rối loạn nhịp tim, tắc nghẽn động mạch vành và nhồi máu cơ tim trước đó. ECG rẻ, không xâm lấn và thường được chỉ định cho cả những bệnh nhân đang điều trị các bệnh không liên quan đến cấu trúc tim.
Dù có nhiều ứng dụng, ECG cũng có những hạn chế. “Chúng tôi được dạy ở trường y rằng không thể phát hiện bệnh tim cấu trúc qua điện tâm đồ,” Elias nói.
Ngược lại, siêu âm tim (echocardiogram) — sử dụng sóng siêu âm để tạo hình ảnh trái tim — có thể chẩn đoán chính xác các bệnh như hở hẹp van tim, bệnh cơ tim, tăng áp phổi và các vấn đề khác cần điều trị bằng thuốc hoặc phẫu thuật.
EchoNext được thiết kế để phân tích dữ liệu ECG thông thường nhằm xác định khi nào cần thực hiện siêu âm tim. Mô hình học sâu này được huấn luyện trên hơn 1,2 triệu cặp dữ liệu ECG–siêu âm từ 230.000 bệnh nhân. Trong nghiên cứu xác thực tại bốn hệ thống bệnh viện, công cụ này đã thể hiện độ chính xác cao trong việc phát hiện các vấn đề về cấu trúc tim như suy tim do bệnh cơ tim, bệnh van tim, tăng áp phổi và dày thất nặng.
Trong bài kiểm tra trực tiếp với 13 bác sĩ tim mạch trên 3.200 bản ECG, EchoNext xác định chính xác 77% các trường hợp bệnh tim cấu trúc, trong khi các bác sĩ chỉ đạt 64% độ chính xác.
Phát hiện các vấn đề tim mạch chưa được chẩn đoán
Để kiểm tra hiệu quả trong thực tế, nhóm nghiên cứu đã vận hành EchoNext trên gần 85.000 bệnh nhân đang thực hiện ECG mà chưa từng siêu âm tim. AI đã xác định hơn 7.500 người (9%) là có nguy cơ cao mắc bệnh tim cấu trúc chưa được phát hiện. Nhóm nghiên cứu tiếp tục theo dõi những bệnh nhân này trong vòng một năm để xem bao nhiêu người được chẩn đoán bệnh — mà không thông báo cho bác sĩ điều trị về sự hiện diện của EchoNext, nhằm không ảnh hưởng đến quyết định lâm sàng.
Trong số những người được EchoNext đánh giá là nguy cơ cao, 55% đã thực hiện siêu âm tim lần đầu tiên. Trong số này, gần 3/4 đã được chẩn đoán mắc bệnh tim cấu trúc — gấp đôi tỷ lệ phát hiện bệnh so với nhóm người làm siêu âm lần đầu nhưng không có hỗ trợ AI.
Với tỷ lệ phát hiện như vậy, nếu tất cả bệnh nhân nguy cơ cao được EchoNext chỉ định đều thực hiện siêu âm, sẽ có khoảng 2.000 người được chẩn đoán với một bệnh tim nghiêm trọng tiềm ẩn.
“Bạn không thể điều trị cho bệnh nhân mà bạn không biết họ đang mắc bệnh,” Elias nói. “Với công nghệ của chúng tôi, có thể biến 400 triệu xét nghiệm ECG được thực hiện trên toàn cầu mỗi năm thành 400 triệu cơ hội để sàng lọc bệnh tim cấu trúc và can thiệp đúng thời điểm để cứu sống bệnh nhân.”
Elias và nhóm của ông đã công bố một bộ dữ liệu đã được ẩn danh để giúp các hệ thống y tế khác cải thiện công tác sàng lọc bệnh tim. Nhóm nghiên cứu cũng đã khởi động một thử nghiệm lâm sàng tại 8 khoa cấp cứu để kiểm tra hiệu quả của EchoNext.
EchoNext sử dụng phân tích học sâu từ điện tâm đồ tiêu chuẩn để phát hiện các bệnh tim cấu trúc tiềm ẩn, mở ra khả năng biến mọi xét nghiệm tim định kỳ thành một công cụ sàng lọc phát hiện sớm. Ảnh: Shutterstock
