Teplota tváre môže predpovedať srdcové ochorenia s väčšou presnosťou ako súčasné metódy

V nedávnej štúdii publikovanej v časopise BMJ Health & Care Informatics výskumníci hodnotili uskutočniteľnosť použitia infračervenej termografie tváre (IRT) na predpovedanie ischemickej choroby srdca (ICHS).

Ischemická choroba srdca (ICHS) je jednou z hlavných príčin úmrtí a predstavuje významnú globálnu záťaž. Presná diagnóza ICHS je dôležitá pre starostlivosť a liečbu. V súčasnosti sa na určenie pravdepodobnosti ICHS u pacientov používajú nástroje na hodnotenie pravdepodobnosti pred testom (PTP). Tieto nástroje však majú problémy so subjektivitou, obmedzenou zovšeobecniteľnosťou a strednou presnosťou.

Hoci dodatočné kardiovaskulárne testovanie (skóre vápnika v koronárnych artériách a elektrokardiografia) alebo sofistikované klinické modely integrujúce ďalšie laboratórne markery a rizikové faktory môžu zlepšiť odhad pravdepodobnosti, existujú problémy súvisiace s časovou efektívnosťou, zložitosťou postupu a obmedzenou dostupnosťou.

IRT, bezkontaktná technológia detekcie povrchovej teploty, vykazuje sľubné výsledky pri hodnotení ochorení. Dokáže odhaliť zápal a abnormálny prietok krvi z teplotných vzorcov pokožky. Štúdie ukazujú súvislosti medzi informáciami IRT a aterosklerotickým kardiovaskulárnym ochorením a súvisiacimi stavmi.

V tejto štúdii výskumníci posúdili uskutočniteľnosť použitia údajov o teplote tváre z IRT na predikciu ischemickej choroby srdca. Do štúdie boli zahrnutí dospelí, ktorí podstúpili koronárnu CT angiografiu (CCTA) alebo invazívnu koronárnu angiografiu (ICA). Vyškolený personál získal východiskové údaje a vykonal IRT akvizície pred CCTA alebo ICA.

Na získanie dodatočných informácií vrátane biochemických vyšetrení krvi, klinickej anamnézy, rizikových faktorov a výsledkov skríningu ischemickej choroby srdca (ICHS) boli použité elektronické zdravotné záznamy. Na analýzu a spracovanie (jednotná zmena veľkosti, konverzia do odtieňov sivej a orezanie pozadia) bol vybraný a spracovaný jeden IRT obraz na účastníka.

Tím vyvinul obrazový model IRT pomocou pokročilého algoritmu hlbokého učenia. Na porovnanie boli vyvinuté dva modely: jeden bol model PTP (klinická základná línia), ktorý zahŕňal vek, pohlavie a charakteristiky symptómov pacientov, a druhý bol hybridný, kombinujúci IRT aj klinické informácie z modelov IRT a PTP.

Bolo vykonaných niekoľko interpretačných analýz vrátane oklúznych experimentov, vizualizácie máp zvýraznení, analýz závislosti odpovede od dávky a predikcie náhradných CAD značiek. Okrem toho boli z IRT obrazu extrahované rôzne tabuľkové prvky IRT, klasifikované na úrovni celej tváre a oblasti záujmu (ROI).

Celkovo boli extrahované znaky klasifikované ako znaky textúry prvého rádu, textúry druhého rádu, teploty a fraktálnej analýzy. Algoritmus XGBoost integroval tieto extrahované znaky a vyhodnotil ich prediktívnu hodnotu pre ischemickú chorobu srdca (ICHS). Výskumníci vyhodnotili výkonnosť pomocou všetkých znakov a iba teplotných znakov.

V období od septembra 2021 do februára 2023 bolo vyšetrených celkovo 893 dospelých, ktorí podstúpili CCTA alebo ICA. Z nich bolo zahrnutých 460 účastníkov s priemerným vekom 58,4 roka; 27,4 % tvorili ženy a 70 % malo ischemickú chorobu srdca. Pacienti s ischemickou chorobou srdca mali vyšší vek a prevalenciu rizikových faktorov v porovnaní s pacientmi bez ischemickej choroby srdca. Zobrazovací model IRT významne prekonal model PTP.

Výkon hybridných a IRT obrazových modelov sa však významne nelíšil. Použitie iba teplotných prvkov alebo všetkých extrahovaných prvkov malo lepší prediktívny výkon, čo bolo v súlade s IRT obrazovým modelom. Na úrovni celej tváre mal najväčší vplyv celkový teplotný rozdiel zľava doprava, zatiaľ čo na úrovni ROI mala najväčší vplyv priemerná teplota ľavej čeľuste.

Pri modeli IRT-image sa pozorovali rôzne úrovne zhoršenia výkonu pri zakrývaní rôznych oblastí záujmu. Najväčší vplyv mala oklúzia oblasti hornej a dolnej pery. Okrem toho model IRT-image dobre fungoval pri predpovedaní náhradných markerov spojených s ischemickou chorobou srdca, ako je hyperlipidémia, fajčenie, index telesnej hmotnosti, glykovaný hemoglobín a zápal.

Štúdia preukázala uskutočniteľnosť použitia údajov o teplote tváre z IRT na predpovedanie ischemickej choroby srdca. Obrazový model IRT prekonal model PTP odporúčaný v smerniciach, čo zdôraznilo jeho potenciál pri hodnotení ischemickej choroby srdca. Okrem toho, začlenenie klinických informácií do obrazového modelu IRT neprinieslo ďalšie zlepšenie, čo naznačuje, že extrahované informácie IRT už obsahovali dôležité informácie týkajúce sa ischemickej choroby srdca.

Prediktívna hodnota modelu IRT bola navyše potvrdená pomocou interpretovateľných tabuľkových prvkov IRT, ktoré boli relatívne konzistentné s obrazovým modelom IRT. Tieto prvky tiež poskytli informácie o dôležitých aspektoch predpovedania vrodených srdcových chorôb (ICHS), ako je symetria teploty tváre a nerovnomernosť rozloženia. Na validáciu sú potrebné ďalšie štúdie s väčšími vzorkami a rôznorodými populáciami.