L'intelligenza artificiale trasforma gli ECG in un potente strumento di screening per le malattie cardiache / AI Turns ECGs into Powerful Heart Disease Screening Tool

 L'intelligenza artificiale trasforma gli ECG in un potente strumento di screening per le malattie cardiache. Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è molto utile in questo tipo di applicazione. / AI Turns ECGs into Powerful Heart Disease Screening Tool. The procedure of the ENEA patent RM2012A000637 is very useful in this type of application.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un nuovo studio pubblicato su Nature presenta EchoNext, un modello di intelligenza artificiale che trasforma l'elettrocardiogramma (ECG) centenario in un potente strumento di screening precoce per le cardiopatie strutturali (SHD). Sviluppato utilizzando i dati di oltre 1 milione di ECG ed ecocardiogrammi, EchoNext ha superato 13 cardiologi in test comparativi, aprendo la possibilità di una diagnosi precoce e più precisa delle cardiopatie su larga scala.

Un salto oltre i modelli esistenti

A differenza dei precedenti strumenti di intelligenza artificiale basati su ECG, che si concentravano su singole patologie, EchoNext rileva simultaneamente un'ampia gamma di patologie cardiache traumatiche (SHD), tra cui valvulopatia cardiaca, insufficienza cardiaca, ipertensione polmonare ed ipertrofia ventricolare sinistra. Gli autori hanno osservato che il modello "rileva accuratamente un'ampia gamma di patologie cardiovascolari (SHD) clinicamente rilevanti... rafforzato dall'approccio multimarcatore per catturare al meglio la collinearità e la correlazione tra le diverse categorie di patologie".

Le sue prestazioni hanno superato quelle di sistemi precedenti come rECHOmmend, riuscendo a rilevare il 98,9% delle diagnosi ecografiche rispetto al 65,6% del modello precedente. Fondamentalmente, EchoNext ha dimostrato un'ottima affidabilità in diversi sistemi sanitari e fasce demografiche, una caratteristica essenziale per l'uso pratico.

Clinicamente testato, convalidato nel mondo reale

In uno studio clinico prospettico (DISCOVERY) condotto su pazienti senza precedenti esami di diagnostica per immagini cardiaca, EchoNext ha identificato una cardiopatia non diagnosticata in precedenza con un valore predittivo positivo superiore al 50%, un risultato impressionante in una popolazione con una prevalenza di SHD relativamente bassa.

Nel confronto diretto con 13 cardiologi che analizzavano 3.200 ECG, EchoNext ha raggiunto un'accuratezza del 77% contro il 64% dei cardiologi. Sensibilità e specificità sono risultate maggiori, anche quando i medici si sono avvalsi dell'assistenza dell'IA. Come hanno scritto i ricercatori, "il rilevamento esplicito della maggior parte dei disturbi cardiaci (SHD) dall'ECG... non è una pratica clinica standard", spiegando perché l'IA ha avuto un netto vantaggio.

Ripensare l'ECG come strumento di screening di precisione

Per quasi un secolo, gli ECG sono stati utilizzati principalmente per diagnosticare disturbi del ritmo. EchoNext reinventa questo esame semplice ed economico come strumento di screening mirato e preciso, consentendo la diagnosi precoce di cardiopatie nascoste.

La diagnosi precoce è importante: la SHD viene spesso diagnosticata solo dopo la comparsa dei sintomi, quando il danno cardiaco potrebbe essere già irreversibile. Segnalando i pazienti ad alto rischio prima che si manifestino i sintomi, EchoNext potrebbe contribuire ad indirizzare l'ecocardiografia e gli interventi tempestivi, migliorando la sopravvivenza e la qualità della vita.

Gli autori hanno sottolineato che la tecnologia potrebbe fungere da "rete di sicurezza", in particolare nelle popolazioni svantaggiate, identificando i pazienti che altrimenti potrebbero non essere sottoposti a ecocardiografia. Hanno tuttavia avvertito che l'utilizzo dell'IA come "filtro" per ridurre l'imaging dovrebbe avvenire in un secondo momento, una volta instaurati fiducia e flussi di lavoro.

Per incoraggiare una rapida adozione ed ulteriori ricerche, il gruppo ha rilasciato pubblicamente 100.000 ECG anonimizzati e pesi modello, una mossa raramente vista nello sviluppo dell'intelligenza artificiale e che potrebbe accelerare l'innovazione nella diagnostica cardiovascolare.

Quale futuro per l'intelligenza artificiale in cardiologia?

Il successo di EchoNext sottolinea come l'integrazione dell'IA con test ampiamente disponibili potrebbe democratizzare la cardiologia di precisione, rendendo lo screening sofisticato accessibile anche in contesti con risorse limitate. Tuttavia, permangono alcune sfide: integrare l'IA nei flussi di lavoro clinici, bilanciare i falsi positivi e dimostrare il rapporto costo-efficacia.

Gli autori hanno sottolineato la necessità di un'implementazione attenta: "Sono necessarie ulteriori ricerche per identificare strategie ottimali che integrino l'interpretazione specializzata dell'ECG tramite intelligenza artificiale con le conoscenze più approfondite del medico".

Se si riuscisse a superare questi ostacoli, EchoNext potrebbe trasformare il semplice ECG in uno strumento di prima linea di routine per la rilevazione presintomatica delle malattie cardiache, cambiando il modo in cui milioni di pazienti vengono sottoposti a screening e curati.

ENGLISH

A new study in Nature introduces EchoNext, an artificial intelligence model that transforms the century-old electrocardiogram (ECG) into a powerful early screening tool for structural heart disease (SHD). Developed using data from more than 1 million ECGs and echocardiograms, EchoNext outperformed 13 cardiologists in head-to-head testing, raising the prospect of earlier, more precise heart disease detection at scale.

A leap beyond existing models

Unlike previous ECG-based AI tools, which focused on single conditions, EchoNext simultaneously detects a broad range of SHDs—including valvular heart disease, heart failure, pulmonary hypertension, and left ventricular hypertrophy. The authors noted that the model “accurately detects a broad composite of clinically relevant SHDs… strengthened by the multilabel approach to best capture collinearity and correlation across component disease labels.”

Its performance surpassed that of earlier systems such as rECHOmmend, capturing 98.9% of echo-based diagnoses compared with 65.6% for the older model. Crucially, EchoNext generalized well across diverse health systems and demographics, an essential feature for real-world use.

Clinically tested, real-world validated

In a prospective clinical trial (DISCOVERY) involving patients without prior cardiac imaging, EchoNext identified previously undiagnosed heart disease with a positive predictive value exceeding 50%—an impressive result in a population with relatively low SHD prevalence.

In direct comparison with 13 cardiologists analyzing 3,200 ECGs, EchoNext achieved 77% accuracy versus 64% for cardiologists. Sensitivity and specificity were higher, even when physicians used AI assistance. As the researchers wrote, “explicit detection of most SHD from ECG… is not a standard clinical practice,” explaining why AI had a clear edge.

Reimagining the ECG as a precision screening tool

For nearly a century, ECGs have been used mainly to diagnose rhythm disturbances. EchoNext reimagines this simple, inexpensive test as a precision-targeted screening tool, enabling earlier detection of hidden heart disease.

Earlier detection matters: SHD is often diagnosed only after symptoms appear, by which time heart damage may already be irreversible. By flagging high-risk patients before symptoms emerge, EchoNext could help direct timely echocardiography and interventions, improving survival and quality of life.

The authors emphasized that the technology could serve as a “safety net,” particularly in underserved populations, by identifying patients who might otherwise miss echocardiography. They cautioned, however, that using AI as a “gatekeeper” to reduce imaging should come later, once trust and workflows are established.

To encourage rapid adoption and further research, the team publicly released 100,000 de-identified ECGs and model weights—a move rarely seen in AI development and one that could accelerate innovation in cardiovascular diagnostics.

What’s next for AI in cardiology?

EchoNext’s success underscores how integrating AI with widely available tests could democratize precision cardiology, making sophisticated screening accessible even in resource-limited settings. However, challenges remain: integrating AI into clinical workflows, balancing false positives, and proving cost-effectiveness.

The authors stressed the need for careful implementation: “Further exploration is needed to identify optimal strategies that integrate specialized ECG interpretation from AI with the clinician’s more extensive knowledge.”

If these hurdles can be overcome, EchoNext could turn the humble ECG into a routine frontline tool for pre-symptomatic heart disease detection, changing how millions of patients are screened and treated.

Da:

https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/informatics/ai-turns-ecgs-into-powerful-heart-disease-screening-tool/