เครื่องมือ AI EchoNext สามารถค้นหาโรคหัวใจที่ซ่อนอยู่ได้

เครื่องมือปัญญาประดิษฐ์ (AI) สามารถค้นหาโรคหัวใจที่ซ่อนอยู่ได้จากการทดสอบตามปกติ

ทุกปี ผู้คนหลายล้านคนออกจากโรงพยาบาลโดยไม่รู้ว่าตนมีปัญหาร้ายแรงเกี่ยวกับหัวใจ ไม่ใช่เพราะหมอไม่เอาใจใส่ ไม่ใช่เพราะไม่มีการทดสอบที่ถูกต้อง แต่เนื่องจากการทดสอบมาตรฐานที่แพทย์ใช้เป็นประจำไม่สามารถตรวจพบโรคโครงสร้างหัวใจหลายประเภทได้ด้วยตนเอง

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและ NewYork-Presbyterian อาจพบวิธีที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งนี้ พวกเขาสร้างเครื่องมือปัญญาประดิษฐ์ที่เรียกว่า EchoNext ซึ่งอ่านข้อมูลจากการทดสอบหัวใจตามปกติและตรวจพบโรคหัวใจที่มีโครงสร้างด้วยความแม่นยำมากกว่าแพทย์โรคหัวใจในมนุษย์ การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2568

โรคหัวใจโครงสร้างคืออะไร?

โรคหัวใจเชิงโครงสร้างเป็นปัญหาทางกายภาพที่เกิดกับหัวใจ ไม่ว่าจะเป็นลิ้น ห้อง กล้ามเนื้อ หรือหลอดเลือดที่เชื่อมต่อโดยตรงกับหัวใจ โรคนี้รวมถึงสภาวะต่างๆ เช่น หัวใจล้มเหลว โรคลิ้นหัวใจ ความดันโลหิตสูงในปอด และกล้ามเนื้อหัวใจหนาอย่างรุนแรง อาการเหล่านี้หลายอย่างหากพบได้เร็วสามารถรักษาได้ด้วยยาหรือการผ่าตัด หากตรวจไม่พบอาจถึงแก่ชีวิตได้

การทดสอบมาตรฐานทองคำสำหรับการวินิจฉัยโรคโครงสร้างหัวใจคือการตรวจคลื่นเสียงความถี่สูงซึ่งเป็นการสแกนอัลตราซาวนด์ของหัวใจ การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจช่วยให้แพทย์เห็นภาพโครงสร้างและการทำงานของหัวใจได้ชัดเจน ปัญหาคือการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจมีราคาแพง ต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการฝึกอบรมมาเพื่อดำเนินการและตีความ และไม่มีให้บริการทุกที่ เนื่องจากอุปสรรคเหล่านี้ แพทย์มักจะสั่งการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจเฉพาะเมื่อผู้ป่วยแสดงอาการแล้วหรือเมื่อมีเหตุผลหนักแน่นที่จะสงสัยว่าเกิดปัญหาเท่านั้น

ซึ่งหมายความว่าผู้ป่วยโรคหัวใจโครงสร้างจำนวนมากไม่เคยได้รับการทดสอบที่สามารถเปิดเผยอาการของตนเองได้ การวิจัยชี้ให้เห็นว่าเมื่อมีการตรวจคัดกรองด้วยคลื่นไฟฟ้าหัวใจอย่างเป็นระบบในชุมชน จำนวนผู้ป่วยโรคลิ้นหัวใจที่ตรวจพบจะเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าเมื่อเทียบกับการดูแลตามปกติ กล่าวอีกนัยหนึ่ง กว่าครึ่งหนึ่งของกรณีทั้งหมดอาจไม่มีใครสังเกตเห็น

การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจเป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแต่ก็มีข้อจำกัด

คลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) เป็นการตรวจหัวใจแบบอื่น มันวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าของหัวใจ แพทย์ใช้ ECG เพื่อตรวจหาจังหวะการเต้นของหัวใจที่ผิดปกติ หลอดเลือดหัวใจอุดตัน และหัวใจวายในอดีต ECG มีราคาถูก รวดเร็ว ไม่รุกราน และมีจำหน่ายในโรงพยาบาลและคลินิกเกือบทุกแห่งในโลก แพทย์ทำการตรวจ ECG หลายร้อยล้านครั้งทุกปี

แต่ ECG มีข้อจำกัดที่รู้จักกันดี เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่แพทย์หทัยวิทยาเข้าใจว่าคุณไม่สามารถตรวจพบโรคโครงสร้างหัวใจจากการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจเพียงอย่างเดียวได้ สัญญาณไฟฟ้าที่บันทึกการทดสอบไม่ได้เปิดเผยความเสียหายทางกายภาพต่อลิ้นหัวใจหรือกล้ามเนื้ออย่างตรงไปตรงมา ดังที่ดร. ปิแอร์ เอเลียส ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยของ EchoNext กล่าวว่า “เราทุกคนถูกสอนในโรงเรียนแพทย์ว่าคุณไม่สามารถตรวจพบโรคหัวใจเชิงโครงสร้างจากการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจได้”

EchoNext ท้าทายสมมติฐานดังกล่าว

EchoNext ทำงานอย่างไร

EchoNext เป็นรูปแบบการเรียนรู้เชิงลึก ซึ่งเป็นปัญญาประดิษฐ์ประเภทหนึ่งที่เรียนรู้รูปแบบจากข้อมูลจำนวนมาก นักวิจัยได้ฝึกแบบจำลองนี้กับคู่ ECG–echocardiogram มากกว่า 1.2 ล้านคู่ที่รวบรวมจากผู้ป่วยมากกว่า 230,000 รายในโรงพยาบาลแปดแห่งในระยะเวลา 14 ปี ด้วยการศึกษา ECG แต่ละอันควบคู่ไปกับผลการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจจากผู้ป่วยรายเดียวกัน แบบจำลองได้เรียนรู้ที่จะค้นหารูปแบบที่ละเอียดอ่อนในข้อมูล ECG ที่สอดคล้องกับปัญหาเกี่ยวกับโครงสร้างของหัวใจ ซึ่งเป็นรูปแบบที่จางและซับซ้อนเกินกว่าที่สายตามนุษย์จะตรวจพบได้

แบบจำลองนี้ใช้ทั้งรูปคลื่น ECG แบบดิบและค่ามาตรฐาน 7 ค่าที่แพทย์บันทึกไว้แล้ว ได้แก่ อายุ เพศ อัตราการเต้นของหัวใจ อัตราการเต้นของหัวใจห้องล่าง ช่วงเวลา PR ระยะเวลา QRS และช่วง QT ที่ถูกต้อง จากนั้นจะสร้างคะแนนความเสี่ยงที่บอกแพทย์ว่ามีโอกาสที่ผู้ป่วยจะเป็นโรคหัวใจที่มีโครงสร้างอย่างไร

สิ่งสำคัญที่สุดคือ EchoNext ไม่ได้พยายามแทนที่การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ แต่จะทำหน้าที่เป็นตัวกรองอัจฉริยะแทน โดยระบุว่าผู้ป่วยรายใดจากหลายรายที่ได้รับ ECG เป็นประจำ ที่มีความเสี่ยงสูงพอที่จะให้แพทย์ติดตามผลด้วยการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ “โดยพื้นฐานแล้ว EchoNext ใช้การทดสอบที่ถูกกว่าเพื่อค้นหาว่าใครต้องการอัลตราซาวนด์ที่มีราคาแพงกว่า” ดร. เอเลียสอธิบาย

สิ่งที่งานวิจัยนี้ค้นพบ

ผลการศึกษาครั้งนี้น่าทึ่งมาก ในการเปรียบเทียบแบบตัวต่อตัวกับแพทย์โรคหัวใจ 13 คนที่ตรวจดู ECG จำนวน 3,200 ครั้ง EchoNext มีอัตราความแม่นยำที่ 77% เทียบกับ 64% สำหรับแพทย์โรคหัวใจ แม้ว่าแพทย์หทัยวิทยาจะสามารถเข้าถึงคะแนนความเสี่ยงของ EchoNext เพื่อช่วยชี้แนะการตัดสินใจของพวกเขาได้ แต่พวกเขาก็ยังคงทำงานได้ต่ำกว่าโมเดลปัญญาประดิษฐ์ที่ทำงานด้วยตัวมันเอง

ทีมวิจัยยังดำเนินการ EchoNext ในสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า “การใช้งานแบบเงียบ” โดยพวกเขาใช้เครื่องมือนี้กับผู้ป่วยเกือบ 85,000 รายที่ได้รับ ECG แต่ไม่มีการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจมาก่อน เครื่องมือนี้ระบุว่าผู้ป่วยเหล่านี้มากกว่า 7,500 ราย (ประมาณ 9%) มีความเสี่ยงสูงต่อโรคหัวใจที่ไม่ได้รับการวินิจฉัย แพทย์ที่ติดตามผู้ป่วยเหล่านี้ในปีถัดมายืนยันว่าคำทำนายของ EchoNext ยังคงดำเนินต่อไป โดยมีค่าการทำนายเชิงบวกที่ 74% ในกลุ่มผู้ที่เข้ารับการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจต่อไป

จากนั้น นักวิจัยได้ตรวจสอบ EchoNext ในระบบโรงพยาบาลอิสระ 4 แห่ง รวมถึง Cedars-Sinai, มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก และสถาบันหัวใจมอนทรีออล แบบจำลองนี้รักษาความถูกต้องแม่นยำสูงในโรงพยาบาลที่มีประชากรผู้ป่วยต่างกันและมีอัตราการเกิดโรคโครงสร้างหัวใจที่แตกต่างกัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเครื่องมือนี้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือนอกสภาพแวดล้อมเฉพาะที่ถูกสร้างขึ้น

คนไข้จริง ผลลัพธ์จริง

นักวิจัยของ EchoNext ได้แบ่งปันกรณีเฉพาะสามกรณีซึ่งเครื่องมือนี้นำไปสู่การวินิจฉัยที่เปลี่ยนแปลงชีวิตโดยตรง ในกรณีแรก EchoNext ตรวจพบภาวะเอออร์ตาตีบอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นภาวะที่วาล์วควบคุมการไหลเวียนของเลือดออกจากหัวใจแคบลงจนเป็นอันตราย ในผู้ป่วยที่ไม่เคยได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคหัวใจแบบโครงสร้างมาก่อน ผู้ป่วยรายนั้นได้รับขั้นตอนการเปลี่ยนลิ้นหัวใจที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดที่เรียกว่าการเปลี่ยนลิ้นหัวใจเอออร์ติกผ่านสายสวน

ในกรณีที่สอง เครื่องมือนี้ตรวจพบการสำรอกไมตรัลอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นภาวะที่เลือดไหลย้อนกลับระหว่างสองห้องของหัวใจ คนไข้ได้รับการผ่าตัดลิ้นหัวใจแก้ไขต่อไป ในกรณีที่สาม EchoNext ตรวจพบภาวะหัวใจล้มเหลว และผู้ป่วยได้รับการปลูกถ่ายหัวใจในที่สุด ผู้ป่วยแต่ละรายได้รับการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจเป็นประจำโดยไม่มีใครสงสัยว่าเป็นโรคหัวใจที่มีโครงสร้าง EchoNext พบสิ่งที่มนุษย์มองข้ามไป

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับคุณ?

หากคุณเคยมีการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจที่โรงพยาบาลหรือคลินิก แสดงว่าคุณเคยประสบกับการทดสอบแบบที่ EchoNext อ่านมาแล้ว คุณไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนแยก อุปกรณ์เพิ่มเติม หรือการเตรียมการเพิ่มเติม ข้อมูลเดียวกับที่การทดสอบสร้างขึ้นได้ โดยที่ EchoNext ทำงานอยู่เบื้องหลัง จะแจ้งเตือนแพทย์ของคุณว่าคุณต้องการการตรวจสอบเพิ่มเติม

สิ่งนี้สำคัญที่สุดในสภาพแวดล้อมที่แพทย์โรคหัวใจและเครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจยังขาดแคลน เช่น โรงพยาบาลในชนบท คลินิกชุมชน และระบบการรักษาพยาบาลในประเทศที่มีรายได้น้อย เนื่องจาก EchoNext ทำงานบนข้อมูล ECG มาตรฐาน จึงสามารถขยายขอบเขตการเข้าถึงการตรวจคัดกรองโรคหัวใจไปยังผู้ที่ไม่เคยได้รับการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจเลย

ดร. เอเลียสและทีมงานของเขาเชื่อว่า “ECG และปัญญาประดิษฐ์มีศักยภาพในการสร้างกระบวนทัศน์การคัดกรองใหม่ทั้งหมด” ขณะนี้นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อทำให้เทคโนโลยีนี้เข้าถึงได้อย่างกว้างขวางยิ่งขึ้น และเพื่อปรับปรุงแบบจำลองให้ดียิ่งขึ้นในขณะที่พวกเขาฝึกอบรมชุดข้อมูลผู้ป่วยเพิ่มเติม

EchoNext ยังไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการดูแลทางคลินิกมาตรฐาน นักวิจัยและสถาบันของพวกเขา – มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย – ได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับอัลกอริทึมนี้ และทีมงานกำลังทำงานเพื่อการใช้งานในวงกว้าง พวกเขายังได้เปิดตัวชุดข้อมูลสาธารณะและแบบจำลองเวอร์ชันน้ำหนักเบาเพื่อสนับสนุนการวิจัยเพิ่มเติมโดยนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก

ชุมชนการวิจัยมีปฏิกิริยาโต้ตอบด้วยความสนใจอย่างมาก ทีมอื่นๆ กำลังสร้างชุดข้อมูลเกณฑ์มาตรฐาน EchoNext เพื่อพัฒนาโมเดลใหม่ที่ผสมผสานปัญญาประดิษฐ์เข้ากับวิธีการทางสถิติ โดยมีเป้าหมายเพื่อให้ผลลัพธ์ที่ไม่เพียงแต่แม่นยำ แต่ยังตีความได้ เพื่อให้แพทย์สามารถเข้าใจคุณลักษณะเฉพาะของสัญญาณ ECG ที่นำไปสู่คะแนนความเสี่ยงเฉพาะ

แหล่งที่มาของข้อมูล:

1. ศูนย์การแพทย์เออร์วิงมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย AI สามารถตรวจจับโรคหัวใจที่ซ่อนอยู่ได้หรือไม่?
2. ColumbiaDoctors / NewYork-Presbyterian EchoNext: เครื่องมือ AI ค้นหาโรคหัวใจที่มีโครงสร้างที่ซ่อนอยู่
3. ความก้าวหน้าของนิวยอร์ก – เพรสไบทีเรียนในด้านหทัยวิทยา. การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเครื่องมือคัดกรอง AI สามารถตรวจจับโรคหัวใจที่มีโครงสร้างโดยใช้ข้อมูลคลื่นไฟฟ้าหัวใจ
4. ข่าว-การแพทย์. โมเดล ECG ที่ขับเคลื่อนด้วย AI มีประสิทธิภาพเหนือกว่าแพทย์ในการตรวจหาโรคหัวใจที่ซ่อนอยู่
5. ภายในการแพทย์ที่แม่นยำ AI เปลี่ยน ECG เป็นเครื่องมือคัดกรองโรคหัวใจอันทรงพลัง
6. ODSC / วิทยาศาสตร์ข้อมูลแบบเปิด แบบจำลอง AI ตรวจจับโรคหัวใจที่ซ่อนอยู่จากคลื่นไฟฟ้าหัวใจ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแพทย์โรคหัวใจ
7. วารสารธรรมชาติ. การตรวจหาโรคหัวใจเชิงโครงสร้างจากคลื่นไฟฟ้าหัวใจโดยใช้ AI ฟิสิโอเน็ต EchoNext: ชุดข้อมูลสำหรับการตรวจหาโรคหัวใจโครงสร้างที่ยืนยันด้วยคลื่นไฟฟ้าหัวใจจากคลื่นไฟฟ้าหัวใจ
8. วิทยาลัยโรคหัวใจอเมริกัน แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงด้านเวชศาสตร์หัวใจและหลอดเลือดในปี 2568
9. ฮีลิโอ 2026: ปีที่กล่องเครื่องมือของเราจะขยายออกไปในด้านหทัยวิทยา