Forskere avdekker hjertets hemmeligheter og forutsier hjertesykdom med AI

Nylig har to studier om hjertet brukt AI-algoritmer for å få en bedre forståelse av hvordan hjertet fungerer og feiler. Et team av forskere har brukt kunstig intelligens-algoritmer for å få innsikt i hvordan formen på hjertets muskler påvirker dens ytelse. Med hjelp av AI-algoritmer fikk forskningsteamet innsikt i hvordan hjertets ventrikler fasiliteter blodstrøm og fant seks forskjellige DNA-seksjoner som spiller viktige roller i utviklingen av hjertemuskler. I mellomtiden undersøkte en annen studie hvordan selfies kunne potensielt brukes til å diagnostisere hjertesykdom.

Så langt tilbake som i det 15. og 16. århundre har vitenskapsmenn studert hjertet og undret seg over hvordan dets struktur var relatert til dets funksjon. Leonardo da Vinci undret seg over hvordan hjertemuskler flytter blod gjennom kroppen for over 500 år siden. Takk til et team av forskere fra institutter som MRC London Institute of Medical Sciences, Cold Spring Harbor Laboratory, EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), Heidelberg University og Politecnico di Milano, er vi mye nærmere å forstå rollen som hjertets trabekulaer spiller i utviklingen og funksjonen av hjertet.

Trabekulaer er muskelfibre som danner et komplekst nettverk av geometriske mønster på innsiden av hjertet. Trabekulaene antas å gi oksygen til hjertet mens det utvikler seg, da hjertet selv er det første organet som utvikler seg og ikke kan få oksygen fra lungene. Imidlertid har det lenge vært en mysterium hva rollen trabekulaene spiller hos voksne. Da Vinci hadde spekulert over at hjertets trabekulaer tjente til å varme opp blodet mens det beveget seg gjennom hjertet, men takket være AI-basert forskningsteknikk har vi nå en idé om deres sanne formål.

Forskingsteamet brukte AI-algoritmer til å analysere omtrent 25000 MRI-scanner (magnetresonanstomografi) av hjertet. Disse skannene ble matet inn i AI-modellen sammen med genetisk data og hjertemorfologi-data. Forskerne analyserte modellens resultater og fant at trabekulaene syntes å spille en rolle i å fasilitere blodstrøm gjennom hjertets ventrikler. De geometriske mønsterene på innsiden av hjertet antas nå å hjelpe blodstrømmen å flyte mer effektivt mens hjertet slår.

I tillegg til funnet at trabekulaer kan assistere i en effektiv blodstrøm, oppdaget forskerne også seks seksjoner av DNA som synes å påvirke utviklingen av trabekulaer. To av de seks DNA-seksjonene spiller også roller i utviklingen av forgreiningsnervebaner i hjernen. Det er mulig at de samme mekanismene som gir opphav til trabekulaer også gir opphav til nerveceller.

Formen på trabekulaene kan også ha en sammenheng med hjertesykdom. Genetisk data fra over 50000 pasienter ble analysert av forskningsteamet, og det ble funnet at de forskjellige trabekula-mønsterene hadde noen sammenheng med en persons risiko for å utvikle hjertesykdom.

I en annen studie, som rapportert av Futurism, eksperimenterte forskere fra National Center for Cardiovascular Diseases i Beijing, Kina, med en AI som kunne forutsie en persons sjanse for hjertesykdom basert på fysiske attributter som kan fanges i et enkelt bilde av en person. Det finnes fysiske attributter som har sammenheng med hjertesykdom, som gule avleiringer nær en persons øyelokk, hvite ringer i corneakanten og grå eller tynn hår. Når den ble trent på bilder av pasienter fra kinesiske sykehus, rapporterte algoritmen å ha overgått eksisterende metoder for å vurdere risiko for hjertesykdom, og kunne detektere omtrent 80% av hjertesykdomtilfeller. Den fanget også omtrent 60% av alle negative hjertesykdomstilfeller.

Det er en høy falsk positiv rate forbundet med algoritmen, som teamet sier at de må adresse, og bemerker at falske positive kan forårsake pasienter unødvendig angst og overbelaste det medisinske systemet med unødvendige tester. Imidlertid, hvis algoritmens falske positiv rate kan håndteres og dens totale nøyaktighet forbedres, kan den være et nyttig verktøy for områder i verden som sliter med å finansiere hjertesykdomsskjeringsprogrammer.