‘Digitaal hart’ moet artsen helpen met het stellen van diagnoses

‘Digitaal hart’ moet artsen helpen met het stellen van diagnoses

Betere zorg dankzij computermodellen en kunstmatige intelligentie

17-01-2022

‘Slimme’ apparaten en digitale hulpmiddelen: ze zijn bijna niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven. Ook in de medische wereld doen ze steeds vaker hun intrede. Zo moet een Maastrichts computermodel dat een hart nabootst in de toekomst cardiologen helpen bij het stellen van diagnoses. Al staat niet iedere arts daar om te springen.

Twee generaties Maastrichtse onderzoekers werkten er meer dan 25 jaar aan: een nauwkeurig computermodel van het hart. Geen gemakkelijke opgave, aangezien het orgaan constant van vorm verandert. Een combinatie van natuurkundige formules en fysiologische kennis moet het complexe proces van samentrekking en ontspanning van de hartspier, en daarmee het rondpompen van bloed, nabootsen.

Het model wordt inmiddels al jaren ingezet voor fundamenteel onderzoek naar de werking van het hart, waarmee het bijvoorbeeld dierproeven kan vervangen, vertelt biomedisch ingenieur Joost Lumens, die het project leidt. Daarnaast wordt het veelvuldig gebruikt in het onderwijs. Medische studenten – in Maastricht, maar ook op steeds meer andere universiteiten wereldwijd – gebruiken het om de werking van het hart te begrijpen. Sinds het model openlijk beschikbaar op het internet verscheen, volgden al meer dan twintigduizend downloads.

Soep van gegevens

"De simulator toont allerlei informatie over een kloppend, virtueel hart”, zegt Lumens. "De studenten zien gegevens die ook zichtbaar zijn tijdens metingen bij echte patiënten. Vervolgens kunnen ze een afwijking, bijvoorbeeld een lekkende hartklep of littekenweefsel door een infarct, 'verwerken' in het virtuele hart. Ze bestuderen hoe dit het algehele functioneren beïnvloedt, en hoe ze dit terugzien in de gegevens. Iedere afwijking laat namelijk zijn eigen vingerafdruk achter. Met behulp van het model worden de studenten getraind om deze te herkennen. Later moeten ze dit als cardioloog namelijk doen om diagnoses te stellen op basis van metingen bij patiënten."

Al is dat laatste in de praktijk niet altijd even makkelijk. Een kleine hartafwijking kan het gedrag van het hele systeem veranderen, en bovendien hebben patiënten vaak meerdere aandoeningen tegelijk. Lumens: “Uit een soep van diagnostische gegevens moeten artsen verschillende afwijkingen vaststellen. Dat is complex en bovendien tijdrovend.”

Kunstmatige intelligentie

Kan kunstmatige intelligentie (KI) hier niet een handje bij helpen? Dat onderzoekt het in 2020 gestarte project MARCIUS – een samenwerking van de UM, de KU Leuven en de Noorse afdeling van technologieconcern General Electric. “We ontwikkelen software die zelfstandig hartaandoeningen kan afleiden uit metingen bij patiënten”, zegt de Maastrichtse promovenda Claudia Manetti, betrokken bij MARCIUS.

Daarvoor is echter een grote, diverse verzameling van diagnostische gegevens nodig, waarmee de KI kan oefenen hoe dit moet. “Tot nu toe werden hiervoor alleen metingen van echte patiënten gebruikt, maar het duurt veel te lang voordat je op deze manier de benodigde hoeveelheid en diversiteit aan informatie verzamelt”, vertelt Manetti. “Daar komt ons computermodel van pas: hiermee creëren we een enorme hoeveelheid aan gegevens van virtuele harten met allerlei combinaties van aandoeningen.” De Noorse en Belgische collega’s trainen hiermee vervolgens de KI in het herkennen van afwijkingen.

Mocht deze getrainde software inderdaad naar behoren werken, dan kan het dienen als een hulpmiddel dat het werk van cardiologen sneller en makkelijker maakt. “Al zal het nooit en te nimmer de arts vervangen”, benadrukt Lumens. “Toekomstige cardiologen worden nog steeds getraind op herkenning. Alleen kunnen ze dan hun eigen beoordeling toetsen aan die van de computer.” Bovendien kan de KI afwijkingen opmerken die een arts mist wanneer die de metingen op het oog bekijkt, vult Manetti aan. “Zeker wanneer je al urenlang diagnostische gegevens hebt zitten bekijken, is dat handig. Ook kan de KI makkelijker ‘door’ de ruis van de meting heen kijken.”

Sceptische artsen

En Lumens ziet nog meer toepassingen van het model. Zo wordt er in samenwerking met cardiologen van het MUMC+ en business developers van de Brightlands Campus gewerkt aan technologie die de bloeddruk binnenin het hart – de zogeheten stuwing – kan schatten, zonder dat daar een duur en ingrijpend onderzoek met een katheter voor nodig is, zoals nu gebeurt. Ook probeert men te voorspellen of individuele patiënten gebaat zijn bij een pacemaker, door het apparaat eerst virtueel te testen op een ‘digitale tweeling’ van het patiëntenhart.

Toch is niet iedere arts enthousiast over deze ‘digitale assistentie’. In de medische wereld waarin de ontwikkelingen elkaar razendsnel opvolgen, stuit Lumens regelmatig op scepsis. “Sommige mensen stellen onrealistisch hoge eisen aan technologie, volgens mij omdat ze er geen empathie mee voelen. Een fout van een collega accepteren ze makkelijker dan een fout van een computer.”

Hoe kweek je dan toch het benodigde vertrouwen? Volgens Lumens zijn objectieve metingen van de prestaties en onzekerheden van de technologie de enige manier om dit te doen. Het feit dat FHML een nieuwe leerstoel - sinds eind vorig jaar is Lumens hoogleraar computationele cardiologie - wijdde aan dit onderzoeksveld, is volgens hem dan ook een goed teken. “Daarmee krijgt het een vaste voet aan de grond binnen de UM. De steun en constructieve houding van cardiologen in het MUMC+ en onderzoekers van CARIM zijn cruciaal voor dit soort innovatie.”

 

Afbeelding: Pixabay

Tags: cardiologie,kunstmatige intelligentie,ai,artificial intelligence,carim,mumc+,fhml,brightlands campus,biomedische technologie,hart,hartaandoening.pacemaker,marcius,circadapt,computermodel

Voeg reactie toe

Klik hier voor onze privacyregels

Vanaf januari 2022 plaatst Observant alleen nog reacties van mensen wier naam bekend is bij de redactie.