חדשות

בטכניון פיתחו שיטה לפיענוח מדויק של אק"ג על בסיס בינה מלאכותית

החוקרים הישראלים ועמיתיהם ברוסיה פיתחו טכנולוגיה לאבחון מדויק ומהיר של בעיות לב שכיחות על סמך ניתוח אוטומטי של בדיקת אק"ג שגרתית | בסיס הנתונים פתוח לטובת הרופאים

מובילת המחקר פרופ' יעל יניב, ראש המעבדה למערכות ביו-אנרגטיות וביו-חשמליות בטכניון וקבוצת המחקר שלה. צילום: דוברות הטכניון

חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה לזיהוי מדויק של בעיות לב על סמך בדיקת אק"ג שגרתית. במסגרת המחקר פותחו בסיס-נתונים וכלי לאנליזה שיספקו לרופאים ולמשתמשים אחרים, בדיוק ובמהירות, אבחון אוטומטי של קומבינציה של שמונה הפרעות לב שכיחות. המחקר פורסם השבוע בכתב העת Scientific Reports.

בדיקת אק"ג (אלקטרוקרדיוגרם, ECG) היא הטכנולוגיה הנפוצה ביותר כיום לאבחון בעיות לב. היא הודגמה לראשונה כבר ב-1903 וזיכתה את ממציאה, ווילם איינטהובן ההולנדי, בפרס נובל ברפואה לשנת 1924.בניגוד לאלקטרוקרדיוגרם הראשון, ששקל יותר מ-250 ק"ג, מכשירי האק"ג המוכרים כיום הם מכשירים ניידים המספקים, על סמך בדיקה מהירה, נתונים על מצב הלב, לרבות הפרעות קצב ובעיות אחרות. זוהי בדיקה בלתי פולשנית המנטרת את השדות החשמליים שיוצרות רקמות הלב, זאת באמצעות אלקטרודות חיצוניות המוצמדות ל-12 אתרים בגוף ומספקות 12 ערוצי פלט. בשל פשטותה היחסית ועלותו הנמוכה של המכשיר, זמינה בדיקה זו גם במרפאות קטנות ונידחות.

אולם, למרות ההתפתחות המשמעותית בטכנולוגיית האק"ג, ומזעור המכשיר, פיענוח התוצאות עדיין נעשה בדרך הישנה – קריאת הרישום (הפלט) על ידי קרדיולוג. שיטת פיענוח זו מכילה כמובן מרכיבים סובייקטיביים ולכן אין זה פלא שקרדיולוגים מומחים שונים עשויים לגזור מסקנות קליניות שונות מאותו פלט.

פיענוח הפלט, אם כן, הוא צוואר בקבוק המעסיק קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם. הניסיון למכן את פיענוח האק"ג החל כבר ב-1957, בעיקר בהקשר של פרפור חדרים, אבל ביצועיהן של מערכות אלו אינן מרשימות.  אפילו כניסתה של הבינה המלאכותית לתמונה הובילה עד כה רק לניתוח פלט אחד בכל פעם ולא הניבה עד כה רמת דיוק גבוהה במיוחד. כל אלה מותירים את הסיכון שבתת אבחון של בעיות לב קריטיות.

הטכנולוגיה שפיתחו חוקרי הטכניון ועמיתיהם ברוסיה מציגה רמת דיוק גבוהה מאוד בפיענוח של רישומי אק"ג מרובים ומספקת אבחון של הפרעות לב שונות בעת ובעונה אחת. הטכנולוגיה מנתחת באופן אוטומטי את רישומי האק"ג (או תמונות סרוקות של האותות), וזאת בהתבסס על רשתות נוירונים רבודות – אחד הכלים היעילים ביותר בעולם הבינה המלאכותית. רשתות אלו לומדות דפוסים שונים על ידי אימון על דוגמאות מרובות, והמערכת שפיתחו החוקרים אומנה על יותר מ-40 אלף הקלטות אק"ג סטנדרטיות. מדובר בבדיקות אק"ג שנערכו ליותר מ-6,800 נבדקים ב-11 בתי חולים.

עשרות אלפי הרישומים נבדקו ופוענחו על ידי קרדיולוגים מומחים, שסיווגו אותם לתשעה מצבים שונים – מצב לבבי תקין ושמונה מצבים קליניים בעיתיים. המערכת החדשה מציגה דיוק ממוצע של 96% באבחון המצבים השונים לעומת 80% באלגוריתמים קיימים. היא החדשה מנטרת את כל המצבים ברמת דיוק גבוהה מקודמותיה: פרפור חדרים, לדוגמה, אובחן בדיוק של 98% לעומת 92% באלגוריתמים קיימים. LBBB – בעיית הולכה בחדר השמאלי – אובחנה בדיוק של 100% לעומת 85%. מצב לבבי תקין אובחן בדיוק של 96% לעומת 82%.

ההישג שמציגים חוקרי הטכניון ב-Scientific Reports סולל דרך לניטור מוקדם של בעיות לב, לרבות תוך הסתמכות על צילומי הרישום בסמארטפון. החוקרים מבהירים כי המערכת אינה מייתרת את הרופא אלא מספקת לו מעין חוות דעת נוספת ועשויה לזהות בעיות שהעיון האנושי בהקלטות, מקצועי ככל שיהיה, עלול להחמיץ.

כעת הם מתכננים מחקרי המשך שישפרו את איכות האלגוריתם בהקשרים כמו שונות באוכלוסיה ובין אוכלוסיות שונות במכשירי הבדיקה, כמו גם פיתוח אפליקציית סמאטרפון שתאפשר לכל רופא וחולה לסרוק את התרשים ולקבל פענוח מיידי שלו.

את המחקר הובילו פרופ' יעל יניב, ראש המעבדה למערכות ביו-אנרגטיות וביו-חשמליות בפקולטה להנדסה ביו-רפואית; פרופ' אסף שוסטר מהמעבדה למערכות מחשבים בפקולטה למדעי המחשב והדוקטורנט ודים גלינר מהפקולטה למדעי המחשב בטכניון. במחקר השתתפו גם ולדימיר מרקוב מהמעבדה לתכנות מערכות באוניברסיטת נובגורוד וארוטיום אבסטיאן ממכון וניקוב לתכנות מערכות באקדמיה הרוסית למדעים במוסקבה.

חוקרי הטכניון פיתחו כאמור בסיס-נתונים פתוח (open-source database) לטובת רופאים ומשתמשים אחרים. במחקר תמכו משרד המדע והטכנולוגיה וקרן יד הנדיב.

נושאים קשורים:  פרופ' יעל יניב,  אבחון מחלות לב,  אק"ג,  בינה מלאכותית,  מחקר,  הטכניון
תגובות

אם זה פתוח, מה הלינק לגישה?

אנונימי/ת
17.12.2020, 08:06

בשביל זה יש להכנס לקישור למאמר, ובו נכתב
The database, analytic methods, and study materials that support the findings of this study are available upon request.

בהצלחה