Исследователи разработали алгоритм машинного обучения для точного обнаружения шумов в сердце у собак, одного из основных индикаторов сердечно-сосудистых заболеваний, которым страдает значительная часть некоторых мелких пород, таких как кинг-чарльз-спаниели.

Исследовательская группа под руководством Кембриджского университета адаптировала алгоритм, первоначально разработанный для людей, и обнаружила, что он может автоматически обнаруживать и оценивать сердечные шумы у собак на основе аудиозаписей с цифровых стетоскопов. В ходе испытаний алгоритм обнаружил шумы в сердце с чувствительностью 90 %, что соответствует точности опытных кардиологов.

Шумы в сердце являются ключевым индикатором заболевания митрального клапана, наиболее распространенного заболевания сердца у взрослых собак. Примерно у одной из 30 собак, осмотренных ветеринаром, наблюдаются шумы в сердце, хотя распространенность выше у собак мелких пород и пожилых собак.

Поскольку заболевания митрального клапана и другие заболевания сердца очень распространены у собак, раннее выявление имеет решающее значение, поскольку своевременное лечение может продлить им жизнь. Технология, разработанная командой Кембриджа, может стать доступным и эффективным инструментом скрининга для ветеринаров первичной медико-санитарной помощи и улучшить качество жизни собак. О результатах сообщается в Журнал ветеринарной внутренней медицины.

«Сердечные заболевания у людей представляют собой огромную проблему для здоровья, но для собак это еще более серьезная проблема», — сказал первый автор, доктор Эндрю Макдональд из инженерного факультета Кембриджа. «У большинства мелких пород собак с возрастом возникают болезни сердца, но очевидно, что собаки не могут общаться так же, как люди, поэтому ветеринары первичной медико-санитарной помощи должны обнаружить заболевание сердца достаточно рано, чтобы его можно было вылечить».

Профессор Анураг Агарвал, руководивший исследованием, является специалистом в области акустики и биоинженерии. «Насколько нам известно, не существует баз данных о тонах сердца у собак, поэтому мы начали с базы данных о тонах сердца у людей», — сказал он. «Сердца млекопитающих довольно похожи, и когда что-то идет не так, они, как правило, идут не так, как надо».

Исследователи начали с базы данных тонов сердца примерно 1000 пациентов и разработали алгоритм машинного обучения, позволяющий воспроизвести, были ли обнаружены кардиологом шумы в сердце. Затем они адаптировали алгоритм, чтобы его можно было использовать с звуками сердца собак.

Исследователи собрали данные почти 800 собак, которые проходили плановое обследование сердца в четырех специализированных ветеринарных центрах Великобритании. Все собаки прошли полный медицинский осмотр и сканирование сердца (эхокардиограмму) у кардиолога для оценки шумов в сердце и выявления заболеваний сердца, а звуки сердца были записаны с помощью электронного стетоскопа. На порядок это самый большой набор данных о тонах сердца собак, когда-либо созданный.

«Заболевание митрального клапана в основном поражает маленьких собак, но чтобы протестировать и улучшить наш алгоритм, мы хотели получить данные от собак всех форм, размеров и возрастов», — сказал соавтор профессор Хосе Ново Матос из Кембриджского факультета ветеринарной медицины, специалист. в кардиологии мелких животных. «Чем больше данных у нас будет для его обучения, тем полезнее будет наш алгоритм как для ветеринаров, так и для владельцев собак».

Исследователи доработали алгоритм, чтобы он мог обнаруживать и классифицировать шумы в сердце на основе аудиозаписей, а также различать шумы, связанные с легким заболеванием, и шумы, отражающие запущенное заболевание сердца, требующее дальнейшего лечения.

«Для оценки шума в сердце и определения необходимости лечения сердечного заболевания требуется большой опыт, направление к ветеринарному кардиологу и дорогостоящее специализированное сканирование сердца», — сказал Ново Матос. «Мы хотим дать возможность врачам общей практики выявлять болезни сердца и оценивать их тяжесть, чтобы помочь владельцам принимать лучшие решения для своих собак».

Анализ эффективности алгоритма показал, что более чем в половине случаев он соответствовал оценке кардиолога, а в 90% случаев находился в пределах одного балла от оценки кардиолога. Исследователи говорят, что это многообещающий результат, поскольку обычно существуют значительные различия в том, как разные ветеринары оценивают шумы в сердце.

«Степень сердечного шума является полезным дифференцирующим фактором для определения следующих шагов и методов лечения, и мы автоматизировали этот процесс», — сказал Макдональд. «Мы считаем, что этот алгоритм может стать очень ценным инструментом для ветеринаров и медсестер, не обладающих такими навыками использования стетоскопа, и даже для тех, кто невероятно хорошо владеет стетоскопом».

У людей с заболеванием клапанов единственным лечением является хирургическое вмешательство, но для собак доступны эффективные лекарства. «Знать, когда принимать лекарства, очень важно, чтобы обеспечить собакам наилучшее качество жизни как можно дольше», — сказал Агарвал. «Мы хотим предоставить ветеринарам возможность помогать принимать эти решения».

«Многие люди говорят об ИИ как об угрозе рабочим местам, но я рассматриваю его как инструмент, который сделает меня лучшим кардиологом», — сказал Ново Матос. «Мы не можем выполнить сканирование сердца каждой собаке в этой стране — у нас просто не хватает времени или специалистов, чтобы обследовать каждую собаку с шумом. Но подобные инструменты могут помочь ветеринарам и владельцам, поэтому мы сможем быстро идентифицировать этих собак». которые больше всего нуждаются в лечении».