Onderzoekers van de Yale School of Medicine hebben met succes een AI-tool ontwikkeld die in staat is om echocardiogrammen binnen enkele minuten te analyseren. De tool, PanEcho, toont niet alleen een hoge mate van nauwkeurigheid, maar kan ook tientallen diagnostische taken uitvoeren die traditioneel veel tijd en expertise vereisen van gespecialiseerde artsen.
Echocardiografie speelt een centrale rol in de cardiovasculaire diagnostiek. De beoordeling ervan vraagt echter veel tijd van ervaren echocardiografen. “We wilden een technologie ontwikkelen die deze drukbezette professionals kan ondersteunen, zowel in nauwkeurigheid als snelheid”, zegt dr. Rohan Khera, directeur van het Cardiovascular Data Science Lab van Yale.
Bijna 1 miljoen echocardiografische video’s
PanEcho is getraind met bijna een miljoen echocardiografische video’s, verzameld tussen 2016 en 2022. Het model werd vervolgens gevalideerd met data van meer dan vijfduizend patiënten uit Yale New Haven Health en drie internationale centra. De tool kan 39 verschillende diagnostische taken uitvoeren, waaronder het detecteren van ernstige aortastenose, systolische disfunctie en afwijkingen in de linkerventrikelejectiefractie.
Volgens mede-onderzoeker Greg Holste is PanEcho in staat om automatisch informatie uit verschillende beelden van het hart samen te voegen. “De tool genereert een compleet overzicht van de belangrijkste metingen en afwijkingen, vergelijkbaar met wat een cardioloog zou rapporteren,” aldus Holste. Dat maakt het systeem bij uitstek geschikt als ondersteuning in een klinische setting, bijvoorbeeld als eerste lezer of als controlemechanisme voor gemiste bevindingen.
Zoals alle AI-tools in de medische diagnostiek is ook PanEcho niet ontwikkeld als een mogelijke vervaning van de cardioloog. “Hoewel PanEcho zeer nauwkeurig is, blijft menselijk toezicht essentieel. Het blijft een algoritme”, aldus Evangelos K. Oikonomou, mede-auteur van het onderzoek waarvan de resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift JAMA.
Goede prestaties bij mindere beeldkwaliteit
Een opvallende eigenschap van PanEcho is de robuustheid bij mindere beeldkwaliteit. De onderzoekers testten de tool met point-of-care echografieën afkomstig van de spoedeisende hulp in Yale, waar draagbare apparaten worden gebruikt. Zelfs met deze beperktere beelden wist de tool met hoge nauwkeurigheid te diagnosticeren. Dat maakt de technologie ook interessant voor gebruik in omgevingen met beperkte middelen, waar gespecialiseerde apparatuur en deskundigen vaak ontbreken.
Hoewel PanEcho nog niet klaar is voor grootschalige klinische toepassing, wordt momenteel onderzocht hoe de tool de workflow en patiëntenzorg in het echocardiografielaboratorium van Yale beïnvloedt. De onderzoekers richten zich onder meer op de manier waarop clinici de tool gebruiken, hoe de informatie wordt geïnterpreteerd en welke waarde dit toevoegt aan bestaande processen. “AI-tools zoals PanEcho kunnen onze efficiëntie en nauwkeurigheid verbeteren, wat uiteindelijk leidt tot betere screening en behandeling van meer patiënten”, vertelt Eric J. Velazquez, hoofd van Yale Cardiovascular Medicine, die veel potentie ziet voor de AI-tool.
Om die potentie te helpen verzilveren is het volledige AI-model als open source beschikbaar gesteld. Het onderzoeksteam nodigt andere instellingen uit PanEchot te testen op hun eigen datasets en zo bij te dragen aan verdere ontwikkeling en optimalisatie.
AI en cardiologie
De meerwaarde van AI-tools bij onderzoek en diagnostiek van het hart wordt al geruime tijd, en met succes, onderzocht. Zo toonden onderzoekers van de Mayo Clinic aan dat AI-gedreven ECG-analyses hartspierzwakte (< 50 % linkerventrikelejectiefractie) vroegtijdig kunnen opsporen bij vrouwen in de vruchtbare leeftijd.
Begin dit jaar toonde een ander onderzoek aan dat met behulp van een AI-toepassing aangeboren hartafwijkingen beter gediagnosticeerd kunnen worden. Het onderzoek liet zien dat het AI-systeem het vermogen van de arts om gevallen op te sporen die verdacht zijn voor aangeboren hartafwijkingen aanzienlijk verbeterde.
