Модель искусственного интеллекта отслеживает закономерности взросления ребенка с помощью обычных данных ЭКГ.

Новое исследование, проведенное на медицинском факультете Университета Уэйк Форест, показывает, что регулярное исследование сердца – электрокардиограмма (ЭКГ)  может предложить исследователям новый способ измерения биологического развития у детей и подростков. 

Результаты были опубликованы в исследовании в Европейском кардиологическом журнале - Digital Health. 

Педиатрическим исследователям часто не хватает надежных показателей пубертатной стадии или уровня гормонов в больших наборах данных, что вынуждает их полагаться на широкие категории, основанные на поле, которые могут не полностью отражать постепенный характер биологического развития. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали Электрокардиографический индекс пола (ESI) — показатель на основе искусственного интеллекта, полученный на основе стандартных ЭКГ, которые отражают биологическое развитие в спектре, а не в фиксированных категориях. 

Изучив более 60 000 детских ЭКГ, исследователи обнаружили, что показатель меняется предсказуемым по мере того, как дети растут. В раннем детстве ценности у детей были очень схожими. Но по мере того, как они достигают более позднего детства и подросткового возраста, ценности начинают расходиться, отражая нормальный рост и гормональные изменения. 

Эти результаты показывают, что ESI фиксирует пошаговые изменения нормального развития, а не простое разделение на категории. Этот подход может дать исследователям более точный способ учета стадии развития, особенно когда данные о гормонах или половом созревании недоступны. 

Один из наиболее интересных аспектов этой работы – то, что обычные данные ЭКГ могут содержать значимую информацию о биологическом созревании у детей и подростков. ESI предлагает непрерывный метод измерения, который может помочь исследователям учитывать стадию развития, когда стандартная медицинская система, используемая для описания пяти стадий полового созревания, или данные о гормонах, недоступны". 

Толга Хайит, доктор философии, приглашенный исследователь и соавтор исследования

"ЭКГ, традиционно недостаточно используемые для регистрации биологии развития, теперь могут, в сочетании с современные подходы искусственного интеллекта подчеркивают их потенциал для раскрытия закономерностей взросления и сердечно-сосудистого развития в масштабе»,  сказал Ибрагим Карабаир, доктор философии, доцент кафедры кардиологии из Центра исследований искусственного интеллекта Уэйк-Форест и другой соавтор исследования. 

Основные выводы 

• В раннем детстве ценности ESI были жестко сосредоточены, демонстрируя небольшую разницу между детьми, сгруппированными по биологическому полу. 

• Начиная с позднего детства и становясь более выраженными в подростковом возрасте, значения ESI расходятся в противоположных направлениях, стабилизируясь в среднем и позднем подростковом возрасте. 

• Одинаковые возрастные тенденции наблюдались одинаково среди всех рас.

• По мере того, как дети становились старше, точность модели постепенно улучшалась, и дети приближались к уровню взрослых у подростков старшего возраста. 

Для проведения исследования исследователи применили модель ESI, обученную взрослыми, к 61 930 ЭКГ детей в возрасте от 0 до 18 лет, взятым из клинического архива ЭКГ в Центре медицинских наук Университета Теннесси. Модель применялась без переобучения или повторного обучения. повторная калибровка, позволяющая исследователям напрямую наблюдать за тем, как характеристики ЭКГ изменяются по сравнению с показателями взрослых. 

Почему это важно 

Многие исследования с участием детей рассматривают пол как простую категорию, которая не всегда полностью отражает то, как их тела развиваются с течением времени.

ESI может предложить лучший способ объяснить эти постепенные, поэтапные изменения по мере роста детей, считают авторы исследования.

Для исследователей, работающих над крупными исследованиями, ESI может быть полезным, когда информация о половом созревании или уровне гормонов недоступна. 

Следующие шаги 

Исследователи подчеркивают необходимость продольных исследований, включающих стадию Таннера, стандартную пятиэтапную клиническую шкалу, используемую для оценки физического развития во время полового созревания и результатов для дальнейшей оценки клинических и биологических показателей. значение ESI в педиатрической популяции.

Хотя исследование не оценивает клинические результаты у детей, оно закладывает основу для будущих исследований, изучающих, как зрелость развития влияет на сердечно-сосудистый риск, реакцию на лечение или долгосрочные результаты - с использованием ЭКГ, уже собранных в ходе обычного ухода. 

Будущие исследования должны оценивать ESI в продольном направлении и включать стадирование по Таннеру, измерения гормонов и клинические результаты, чтобы лучше понять его биологические и клинические результаты. значение в педиатрической популяции