Forskere afklarer hjertets mysterier og forudser hjertesygdom med AI

For nylig har to studier om hjertet gjort brug af AI-algoritmer til at få en bedre forståelse af, hvordan hjertet fungerer og dysfunktionerer. Et hold af forskere har brugt kunstig intelligens-algoritmer til at få indsigt i, hvordan hjertets musklers form påvirker dets præstation. Med hjælp af AI-algoritmer fik forskerholdet indsigt i, hvordan hjertets ventriklar faciliterer blodstrøm og fandt seks forskellige DNA-sektioner, der spiller vigtige roller i udviklingen af hjertemuskler. Imens undersøgte en anden studie, hvordan selfies kunne potentelt blive brugt til at diagnostisere hjertesygdom.

Så langt tilbage som i det 15. og 16. århundrede har videnskabsmænd studeret hjertet og undret sig over, hvordan dets struktur var relateret til dets funktion. Leonardo da Vinci undrede sig over, hvordan hjertemusklerne fik blodet til at flyde gennem kroppen for over 500 år siden. Takket være et hold af forskere fra institutter som MRC London Institute of Medical Sciences, Cold Spring Harbor Laboratory, EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), Heidelberg Universitet og Politecnico di Milano er vi meget tættere på at forstå, hvilken rol hjertets trabekulaer spiller i udviklingen og funktionen af hjertet.

Trabekulaer er muskelfibre, der danner et komplekst netværk af geometriske mønstre på hjertets inderside. Trabekulaerne menes at give ilt til hjertet, da hjertet selv er det første organ, der udvikles, og ikke kan få ilt fra lungerne. Det har dog længe været et mysterium, hvilken rol trabekulaerne spiller hos voksne. Da Vinci havde spekuleret over, at hjertets trabekulaer tjente til at varme blodet, da det flyttede gennem hjertet, men takket være AI-baserede forskningsteknikker har vi nu en idé om deres sande formål.

Forskerholdet anvendte AI-algoritmer til at analysere cirka 25.000 MRI-scans (magnetisk resonansbilleddannelse) af hjertet. Disse scans blev ført ind i AI-modellen sammen med genetisk data og hjertemorfologi-data. Forskerne analyserede modellens resultater og fandt, at trabekulaerne syntes at spille en rol i at faciliterer blodstrøm gennem hjertets ventriklar. De geometriske mønstre på hjertets inderside menes nu at hjælpe med at få blodet til at flyde mere effektivt, da hjertet slår.

Foruden opdagelsen af, at trabekulaer kan hjælpe med at få blodet til at flyde effektivt, fandt forskerne også seks sektioner af DNA, der synes at påvirke udviklingen af trabekulaer. To af de seks DNA-sektioner spiller også roller i udviklingen af forgrenede nervebaner i hjernen. Det er muligt, at de samme mekanismer, der giver anledning til trabekulaer, også giver anledning til nerveceller.

Trabekulaernes form kan endda have en relation til hjertesygdom. Genetisk data fra over 50.000 patienter blev analyseret af forskerholdet, og det blev fundet, at de forskellige trabekula-mønstre havde nogen korrelation med ens risiko for at udvikle hjertesygdom.

I en anden studie, som rapporteret af Futurism, eksperimenterede forskere fra National Center for Cardiovascular Diseases i Beijing, Kina med en AI, der kunne forudse en persons chance for at udvikle hjertesygdom baseret på fysisk attributter, der kan fanget i et simpelt billede af en person. Der er fysisk attributter, der har korrelationer med hjertesygdom, såsom gule aflejringer nær en persons øjenlåg, hvide ringe i corneas ydre kanter og grå eller tyndende hår. Da den blev trænet på billeder af patienter fra kinesiske hospitaler, rapporterede algoritmen, at den overgik eksisterende metoder til vurdering af hjertesygdomsrisko, da den kunne detektere cirka 80% af hjertesygdomstilfælde. Den fangede også cirka 60% af alle negative hjertesygdomstilfælde.

Der er en høj falsk-positiv rate forbundet med algoritmen, som holdet angiver, at de vil behøve at adressere, og bemærker, at falsk-positive kunne forårsage patienter unødig angst og overbelaste det medicinske system med unødvendige tests. Imidlertid, hvis algoritmens falsk-positiv rate kan adresseres og dens samlede nøjagtighed forbedres, kunne det være et nyttigt værktøj for områder i verden, der kæmper med at finansiere hjertesygdoms-screeningsprogrammer tilstrækkeligt.