Un model AI analizează dezvoltarea copiilor prin intermediul electrocardiogramelor de rutină
Un studiu recent realizat de la Wake Forest University School of Medicine sugerează că un test cardiac de rutină – electrocardiograma (ECG) – ar putea oferi cercetătorilor o nouă modalitate de a măsura dezvoltarea biologică la copii și adolescenți.
Rezultatele au fost publicate în European Heart Journal – Digital Health.
Cercetătorii pediatri se confruntă adesea cu lipsa unor măsuri fiabile ale stadiului pubertății sau ale nivelurilor hormonale în seturi mari de date, fiind nevoiți să se bazeze pe categorii de sex largi care nu captează întotdeauna natura graduală a dezvoltării biologice. Pentru a aborda această problemă, cercetătorii au dezvoltat Electrocardiographic Sex Index (ESI), un scor bazat pe inteligența artificială derivat din ECG-uri standard care reflectă dezvoltarea biologică pe o scară, mai degrabă decât în categorii fixe.
Într-un studiu realizat pe mai mult de 60.000 de ECG-uri ale copiilor, cercetătorii au constatat că scorul se modifica într-o manieră previzibilă pe măsură ce copiii cresc. În copilăria timpurie, valorile erau foarte similare între copii. Însă, pe măsură ce aceștia ajungeau în copilăria târzie și în adolescență, valorile începeau să se separe în moduri care reflectau creșterea normală și schimbările hormonale.
Aceste descoperiri sugerează că ESI captează schimbările pas cu pas ale dezvoltării normale, mai degrabă decât o simplă divizare în categorii. Această abordare ar putea oferi cercetătorilor o modalitate mai precisă de a ține cont de stadiul de dezvoltare, în special atunci când datele despre hormoni sau pubertate nu sunt disponibile.
Unul dintre cele mai interesante aspecte ale acestei lucrări este că sugerează că datele ECG de rutină ar putea conține informații semnificative despre maturizarea biologică a copiilor și adolescenților. ESI oferă o măsură continuă care ar putea ajuta cercetătorii să țină cont de stadiul de dezvoltare atunci când datele despre stadiile Tanner, un sistem medical standard utilizat pentru a descrie cele cinci etape ale pubertății, sau informațiile hormonale nu sunt disponibile.
„ECG-urile, tradițional subutilizate pentru captarea biologiei dezvoltării, pot acum, atunci când sunt combinate cu abordări de inteligență artificială de vârf, să evidențieze potențialul lor de a descoperi modele de maturare și dezvoltare cardiovasculară la scară”, a declarat Ibrahim Karabayir.
Printre principalele constatări ale studiului se numără:
- În copilăria timpurie, valorile ESI erau strâns centralizate, arătând puține diferențe între copii grupați după sexul biologic.
- Începând din copilăria târzie și devenind mai pronunțate în adolescență, valorile ESI s-au divizat în direcții opuse, stabilizându-se în adolescența medie și târzie.
- Acelasi tipar legat de vârstă a fost observat similar în toate rasele.
- Pe măsură ce copiii îmbătrâneau, acuratețea modelului a crescut constant, adolescenții mai în vârstă apropiindu-se de performanța la nivel de adult.
Pentru a desfășura studiul, cercetătorii au aplicat modelul ESI, antrenat pe adulți, la 61.930 de ECG-uri ale copiilor cu vârste cuprinse între 0-18 ani, extrase din arhiva clinică a Universității din Tennessee Health Science Center. Modelul a fost aplicat fără recalibrare, permițând investigațiilor să observe direct cum evoluează caracteristicile ECG în raport cu reperele adulte.
Importanța acestui studiu este semnificativă, deoarece multe cercetări care implică copii tratează sexul ca o simplă categorie, ceea ce nu reușește întotdeauna să surprindă cum se dezvoltă corpurile lor în timp.
ESI ar putea oferi o modalitate mai bună de a ține cont de aceste schimbări graduale, etapă cu etapă, pe măsură ce copiii cresc, au afirmat autorii studiului.
În etapele următoare, cercetătorii subliniază necesitatea unor studii longitudinale care să integreze stadiile Tanner, măsurile hormonale și rezultatele clinice pentru a evalua mai bine semnificația clinică și biologică a ESI în populațiile pediatrice.
Deși studiul nu evaluează rezultatele clinice la copii, acesta stabilește o bază pentru cercetări viitoare care să examineze cum maturitatea dezvoltamentală influențează riscul cardiovascular, răspunsul la tratament sau rezultatele pe termen lung, folosind ECG-uri deja colectate în îngrijirea de rutină.
Studii viitoare ar trebui să evalueze ESI longitudinal și să integreze stadiile Tanner, măsurările hormonale și rezultatele clinice pentru a înțelege mai bine semnificația sa biologică și clinică în populațiile pediatrice.
