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Aurez-vous un arrêt cardiaque ? La nouvelle technologie peut prédire si et quand

26 avril 2022 – Les décès dus au COVID-19 ont peut-être attiré plus d’attention ces derniers temps, mais les maladies cardiaques restent la principale cause de décès aux Etats-Unis

Plus que 300 000 Américains mourra cette année d’un arrêt cardiaque soudain (également appelé mort cardiaque subite, ou SCD), lorsque le cœur s’arrête brusquement de fonctionner.

Ces événements se produisent soudainement et souvent sans avertissement, ce qui les rend presque impossibles à prévoir. Mais cela pourrait changer, grâce à la technologie d’imagerie 3D et d’intelligence artificielle (IA) à l’étude à l’Université Johns Hopkins.

Là, les chercheurs travaillent à créer des modèles plus précis et personnalisés du cœur – et pas n’importe quel cœur, ton cœur, si vous souffrez d’une maladie cardiaque.

“À l’heure actuelle, un clinicien peut seulement dire si un patient est à risque ou non de mort subite”, explique Dan PopescuPhD, chercheur à Johns Hopkins et premier auteur d’une nouvelle étude sur la capacité de l’IA à prédire l’arrêt cardiaque soudain. “Avec cette nouvelle technologie, vous pouvez avoir des prédictions beaucoup plus nuancées de la probabilité d’un événement dans le temps.”

En d’autres termes : grâce à l’IA, les cliniciens peuvent non seulement prédire si une personne est à risque d’arrêt cardiaque soudain, mais également quand cela est le plus susceptible de se produire. Ils peuvent le faire en utilisant un regard beaucoup plus clair et plus personnalisé sur le « câblage » électrique de votre cœur.

Votre cœur, le chef d’orchestre

Votre cœur n’est pas seulement un métronome chargé de maintenir un flux constant de sang vers les tissus à chaque battement. C’est aussi un conducteur par lequel circule l’énergie vitale.

Pour faire battre le cœur, des impulsions électriques circulent du haut vers le bas de l’organe. Des cellules cardiaques saines relaient cette électricité de manière transparente. Mais dans un cœur endommagé par une inflammation ou une crise cardiaque passée, le tissu cicatriciel bloquera le flux d’énergie.

Lorsqu’une impulsion électrique rencontre une zone cicatrisée, le signal peut devenir erratique, perturbant le chemin défini de haut en bas et provoquant des battements cardiaques irréguliers (arythmies), ce qui augmente le risque de mort cardiaque subite.

Voir le coeur en 3D

Les tests d’aujourd’hui offrent un aperçu de la composition du cœur. Par exemple, les examens IRM peuvent révéler des zones endommagées. Les TEP peuvent montrer une inflammation. Et les électrocardiogrammes peuvent enregistrer les signaux électriques du cœur d’un battement à l’autre.

Mais toutes ces technologies n’offrent qu’un instantané, montrant la santé cardiaque à un moment donné. Ils ne peuvent pas prédire l’avenir. C’est pourquoi les scientifiques de Johns Hopkins vont plus loin pour développer des répliques numériques 3D du cœur d’une personne, connues sous le nom de modèles cardiaques informatiques.

Les modèles informatiques sont des répliques simulées par ordinateur qui combinent les mathématiques, la physique et l’informatique. Ces modèles existent depuis longtemps et sont utilisés dans de nombreux domaines, allant de la fabrication à l’économie.

En médecine cardiaque, ces modèles sont peuplés de “cellules” numériques qui imitent les cellules vivantes et peuvent être programmées avec différentes propriétés électriques, selon qu’elles sont en bonne santé ou malades.

“L’imagerie et les tests actuellement disponibles (IRM, TEP, ECG) donnent une certaine représentation de la cicatrisation, mais vous ne pouvez pas traduire cela en ce qui va se passer avec le temps”, déclare Natalia TrayanovaPhD, du Département de génie biomédical Johns Hopkins.

« Avec des modèles cardiaques informatiques, nous créons une image numérique dynamique du cœur. Nous pouvons ensuite donner l’image numérique à un stimulus électrique et évaluer comment le cœur est capable de répondre. Ensuite, vous pouvez mieux prévoir ce qui va se passer.

Les modèles 3D informatisés signifient également un traitement meilleur et plus précis des maladies cardiaques.

Par exemple, un traitement courant pour un type d’arythmie connu sous le nom de fibrillation auriculaire est l’ablation ou la brûlure de certains tissus cardiaques. L’ablation arrête les impulsions électriques erratiques à l’origine de l’arythmie, mais elle peut également endommager les cellules cardiaques par ailleurs saines.

UN modèle de cœur computationnel personnalisé pourrait permettre aux médecins de voir plus précisément quelles zones devraient et ne devraient pas être traitées pour un patient spécifique.

Utilisation de l’IA d’apprentissage en profondeur pour prédire les résultats de santé

Le collègue de Trayanova, Popescu, applique l’apprentissage en profondeur et l’IA pour en faire plus avec des modèles cardiaques informatisés afin de prédire l’avenir.

dans un papier récent dans Nature Recherche cardiovasculaire, l’équipe de recherche a montré que son algorithme évaluait la santé de 269 patients et était capable de prédire le risque d’arrêt cardiaque soudain jusqu’à 10 ans à l’avance.

“C’est vraiment la première fois, à notre connaissance, qu’il a été prouvé que la technologie d’apprentissage en profondeur analyse avec succès la cicatrisation du cœur”, déclare Popescu.

Popescu et Trayanova disent que l’algorithme d’IA recueille des informations à partir des modèles cardiaques informatiques 3D avec des données sur les patients telles que les IRM, l’origine ethnique, l’âge, le mode de vie et d’autres informations cliniques. L’analyse de toutes ces données peut produire des estimations précises et cohérentes sur la durée de vie des patients s’ils sont à risque de mort subite.

« Vous ne pouvez pas vous permettre de vous tromper. Si vous vous trompez, vous pouvez en fait avoir un impact considérable sur la qualité de vie d’un patient », déclare Popescu. “Le fait que les cliniciens utilisent cette technologie dans le processus de prise de décision donnera confiance dans un meilleur diagnostic et pronostic.”

Alors que le courant étude concernait spécifiquement les patients atteints d’un type particulier de maladie cardiaque, Popescu dit que son algorithme peut également être formé pour évaluer d’autres problèmes de santé.

Alors, quand pourriez-vous voir cela utilisé en dehors d’une étude de recherche ? Trayanova prédit que l’imagerie 3D des modèles cardiaques pourrait être disponible dans 2 ans, mais la technique doit d’abord être testée dans d’autres essais cliniques – dont certains sont en cours en ce moment.

L’ajout de l’IA aux modèles cardiaques nécessitera davantage d’études et l’approbation de la FDA, de sorte que le calendrier est moins clair. Mais le plus gros obstacle est peut-être qu’après approbation, les technologies devraient être adoptées et utilisées par les cliniciens et les soignants.

“La question à laquelle il est beaucoup plus difficile de répondre est la suivante : ‘Quand les médecins seront-ils parfaitement à l’aise avec les outils d’IA ?’ Et je ne connais pas la réponse », dit Popescu. “Comment utiliser l’IA comme aide dans le processus de prise de décision est quelque chose qui n’est pas enseigné actuellement.”

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