Een innovatieve AI-technologie van Rutgers Health en RWJBarnabas Health luidt mogelijk een nieuw tijdperk in voor de vroege opsporing van hartaandoeningen. Onderzoekers ontwikkelden een methode waarmee elektrocardiogrammen (ECG’s) kunnen worden omgezet in bewegingsdata van het hart — gegevens die voorheen alleen via echocardiografie beschikbaar waren.
De toepassing van generatieve AI maakt het mogelijk om met eenvoudige, goedkope ECG-metingen inzicht te krijgen in de pomp- en ontspanningsfunctie van het hart. Dit kan de weg vrijmaken voor vroege interventie en het beperken van dure diagnostiek. “Waarom wachten op symptomen als je al veel eerder veranderingen in hartfunctie kunt signaleren?”, aldus hoofdonderzoeker dr. Partho Sengupta, hoofd cardiologie bij Rutgers Robert Wood Johnson Medical School.
Van elektrisch signaal naar virtuele hartslag
De kern van de innovatie is een AI-model dat via Generative Adversarial Networks (GAN’s) synthetische hartbewegingsgolfvormen genereert op basis van standaard ECG-data. Deze golfvormen benaderen nauwkeurig de snelheidspatronen van hartweefsel zoals gemeten in Doppler-echografie.
Cruciaal daarbij is dat deze zogeheten synthetische Tissue Doppler Imaging (TDI) signalen artsen in staat stellen om subtiele afwijkingen in de hartfunctie op te sporen, nog voordat de klassieke maatstaven — zoals de ejectiefractie — afwijkingen tonen. “De AI herkent kleine veranderingen in longitudinale beweging van het hartweefsel, die conventionele ECG-analyse vaak mist,” legt Sengupta uit.
Goedkoper, toegankelijker én schaalbaar
De implicaties voor de klinische praktijk zijn groot. Waar echocardiogrammen duur en tijdsintensief zijn, is het ECG inmiddels ingebed in wearables als de Apple Watch. Dankzij deze AI-innovatie kan een groot deel van de populatie laagdrempelig en regelmatig gescreend worden, wat bijdraagt aan vroegdiagnostiek en preventie.
In validatiestudies bleek de synthetische TDI-techniek accurate resultaten te leveren bij het detecteren van zowel diastolische als systolische disfunctie. Opvallend was dat gecertificeerde echocardiografen het verschil tussen echte en AI-gegenereerde golfvormen in een blinde test niet konden onderscheiden.
De technologie gaat verder dan alleen screening: het kan ook ingezet worden voor prognostiek. In een studie met patiënten uit Zuid-Amerika kon het AI-model mortaliteit voorspellen op basis van ECG-gegevens — ver voordat standaardanalyses afwijkingen lieten zien. Daarnaast kan de techniek bijdragen aan doelmatiger zorg. Analyses laten zien dat de inzet van synthetische TDI de behoefte aan echocardiogrammen met 64% (systolisch) en 70% (diastolisch) kan verminderen, met een minimale kans op gemiste gevallen.
Simulatie als standaard
Sengupta ziet ook toekomst in gepersonaliseerde cardiologie via digitale ‘tweelingen’ van het hart. Door virtueel behandelingen te testen op een digitale representatie van het hart, kunnen artsen beter geïnformeerde beslissingen nemen voor de echte patiënt. “Net als NASA simuleert voor een Marslanding, kunnen wij nu de uitkomst van een therapie simuleren voor we de behandeling starten,” aldus Sengupta.
Deze multidisciplinaire doorbraak — ontwikkeld zonder gebruik van commerciële AI-oplossingen — laat zien hoe medische innovatie, datawetenschap en klinische praktijk samenkomen. Een tastbare stap richting data gedreven, preventieve en toegankelijke cardiovasculaire zorg.
Snelle diagnose hartfalen
Het belang van het in een zo’n vroeg mogelijk stadium ontdekken van hartaandoeningen is evident. Vorig jaar berichtten wij over een innovatieve AI-stethoscoop, ontwikkeld door Eko Health en de Mayo Clinic, waarmee binnen 15 seconden hartfalen gediagnosticeerd kan worden. Dat apparaat werd getraind op meer dan 100.000 ECG's en echocardiogrammen van unieke patiënten. Een technologie die, zo bleek, een kosteneffectief en toegankelijk alternatief biedt voor traditionele echocardiografie, vooral in de eerstelijnszorg waar snelle en nauwkeurige diagnose cruciaal is.
