Algoritmo AI rileva con precisione le malattie cardiache nei cani

I ricercatori hanno sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico per rilevare con precisione i soffi cardiaci nei cani, uno dei principali indicatori di malattie cardiache, che colpisce gran parte di alcune razze più piccole come il King Charles Spaniel.

 

 

 

I ricercatori hanno sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico per rilevare con precisione i soffi cardiaci nei cani, uno dei principali indicatori di malattie cardiache, che colpisce gran parte di alcune razze più piccole come il King Charles Spaniel.

Il team di ricerca, guidato dall’Università di Cambridge, ha adattato un algoritmo originariamente progettato per gli esseri umani e ha scoperto che poteva rilevare e classificare automaticamente i soffi cardiaci nei cani, sulla base di registrazioni audio da stetoscopi digitali.

Nei test, l’algoritmo ha rilevato soffi cardiaci con una sensibilità del 90%, una precisione simile a quella dei cardiologi esperti.

I soffi cardiaci sono un indicatore chiave della malattia della valvola mitrale, la condizione cardiaca più comune nei cani adulti. Circa un cane su 30 visitato da un veterinario ha un soffio cardiaco, anche se la prevalenza è più alta nei cani di piccola taglia e nei cani anziani.

Poiché la malattia della valvola mitrale e altre condizioni cardiache sono così comuni nei cani, la diagnosi precoce è fondamentale in quanto i farmaci tempestivi possono prolungare la loro vita.

La tecnologia sviluppata dal team di Cambridge potrebbe offrire uno strumento di screening conveniente ed efficace per i veterinari di base e migliorare la qualità della vita dei cani. I risultati sono riportati nel Journal of Veterinary Internal Medicine.

“Le malattie cardiache negli esseri umani sono un enorme problema di salute, ma nei cani sono un problema ancora più grande”, ha detto il primo autore, il dottor Andrew McDonald del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge.

“La maggior parte delle razze di cani più piccoli avrà malattie cardiache quando invecchieranno, ma ovviamente i cani non possono comunicare nello stesso modo in cui possono farlo gli esseri umani, quindi spetta ai veterinari di base rilevare le malattie cardiache abbastanza presto in modo che possano essere trattate”.

Il professor Anurag Agarwal, che ha guidato la ricerca, è uno specialista in acustica e bioingegneria.

“Per quanto ne sappiamo, non esistono database di suoni cardiaci nei cani, motivo per cui abbiamo iniziato con un database di suoni cardiaci negli esseri umani”, ha detto. “I cuori dei mammiferi sono abbastanza simili, e quando le cose vanno male, tendono ad andare male in modi simili”.

I ricercatori hanno iniziato con un database di suoni cardiaci di circa 1000 pazienti umani e hanno sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico per replicare se un soffio cardiaco era stato rilevato da un cardiologo.

Hanno quindi adattato l’algoritmo in modo che potesse essere utilizzato con i suoni cardiaci dei cani.

I ricercatori hanno raccolto dati da quasi 800 cani sottoposti a esami cardiaci di routine in quattro centri veterinari specializzati nel Regno Unito.

Tutti i cani sono stati sottoposti a un esame fisico completo e a una scansione cardiaca (ecocardiogramma) da parte di un cardiologo per classificare eventuali soffi cardiaci e identificare le malattie cardiache, e i suoni cardiaci sono stati registrati utilizzando uno stetoscopio elettronico. Di un ordine di grandezza, questo è il più grande set di dati di suoni cardiaci di cani mai creato.

“La malattia della valvola mitrale colpisce principalmente i cani più piccoli, ma per testare e migliorare il nostro algoritmo, volevamo ottenere dati da cani di tutte le forme, dimensioni ed età”, ha detto il co-autore, il professor Jose Novo Matos del Dipartimento di Medicina Veterinaria di Cambridge, specialista in cardiologia dei piccoli animali.

“Più dati abbiamo per addestrarlo, più utile sarà il nostro algoritmo, sia per i veterinari che per i proprietari di cani”.

I ricercatori hanno messo a punto l’algoritmo in modo che potesse rilevare e classificare i soffi cardiaci in base alle registrazioni audio e distinguere tra soffi associati a malattia lieve e quelli che riflettono una malattia cardiaca avanzata che ha richiesto un ulteriore trattamento.

“Classificare un soffio cardiaco e determinare se la malattia cardiaca necessita di un trattamento richiede molta esperienza, il rinvio a un cardiologo veterinario e costose scansioni cardiache specializzate”, ha detto Novo Matos.

“Vogliamo consentire ai medici di base di rilevare le malattie cardiache e valutarne la gravità per aiutare i proprietari a prendere le decisioni migliori per i loro cani”.

L’analisi delle prestazioni dell’algoritmo ha rilevato che concordava con la valutazione del cardiologo in oltre la metà dei casi e nel 90% dei casi era entro un singolo grado dalla valutazione del cardiologo.

I ricercatori affermano che questo è un risultato promettente, poiché è comune che ci sia una variabilità significativa nel modo in cui i diversi veterinari classificano i soffi cardiaci.

“Il grado di soffio cardiaco è un utile elemento di differenziazione per determinare i passaggi e i trattamenti successivi, e abbiamo automatizzato questo processo”, ha detto McDonald.

“Per i veterinari e gli infermieri che non hanno la stessa abilità con lo stetoscopio, e anche per coloro che sono incredibilmente abili con uno stetoscopio, riteniamo che questo algoritmo possa essere uno strumento molto prezioso”.

Negli esseri umani con malattia valvolare, l’unico trattamento è la chirurgia, ma per i cani sono disponibili farmaci efficaci.

“Sapere quando medicare è così importante, al fine di dare ai cani la migliore qualità di vita possibile il più a lungo possibile”, ha detto Agarwal. “Vogliamo dare ai veterinari la possibilità di aiutare a prendere queste decisioni”.

“Molte persone parlano dell’intelligenza artificiale come di una minaccia per i posti di lavoro, ma per quanto mi riguarda, la vedo come uno strumento che mi renderà un cardiologo migliore”, ha detto Novo Matos.

“Non possiamo eseguire scansioni cardiache su tutti i cani in questo paese, semplicemente non abbiamo abbastanza tempo o specialisti per esaminare ogni cane con un soffio. Ma strumenti come questi potrebbero aiutare i veterinari e i proprietari, in modo da poter identificare rapidamente quei cani che hanno più bisogno di cure”.

La ricerca è stata supportata in parte dal Kennel Club Charitable Trust, dal Medical Research Council e dall’Emmanuel College di Cambridge.

 

 

Foto: Jacqueline Garget