Les médecins utilisent de plus en plus des logiciels pour l’évaluation automatique des signaux de surveillance ECG Holter chez les patients adultes, mais aucun logiciel n’a encore été développé pour les enfants. Cardiomatics et l’Université Médicale de Varsovie sont sur le point d’apporter une percée en cardiologie pédiatrique. Ils développent un outil innovant au niveau international pour l’évaluation, l’analyse et l’interprétation automatiques des signaux électrocardiographiques (ECG) chez les patients pédiatriques.
Le diagnostic ECG chez les enfants aujourd’hui
La surveillance Holter est un test standard pratiqué dans la pratique clinique de la cardiologie pédiatrique. Actuellement, nous constatons une augmentation du nombre d’enfants ayant des indications pour la surveillance Holter. Les indications les plus courantes dans ce groupe de patients comprennent les malformations cardiaques avant et après chirurgie cardiaque, les palpitations, les syncopes, les cardiomyopathies suspectées, les douleurs thoraciques, l’évaluation du traitement antiarythmique et le bloc auriculo-ventriculaire complet. Pour effectuer un test Holter chez les enfants, les médecins utilisent les mêmes enregistreurs de signal ECG et le même logiciel d’analyse standardisé que ceux utilisés pour les patients adultes. Lorsque des algorithmes standard sont utilisés, l’analyse manuelle des enregistrements ECG à long terme des enfants peut être très chronophage et difficile.
Comparé aux adultes, l’analyse automatisée des signaux ECG chez les patients pédiatriques présente plusieurs défis. Cela est dû aux caractéristiques cardiovasculaires distinctes et dépendantes de l’âge, ce qui signifie que la morphologie du signal et l’amplitude dépendent fortement de l’âge du patient, de l’arythmie sinusale ou du rythme cardiaque élevé. Avec ces facteurs présents, il devient impossible de réaliser une analyse automatisée de haute qualité basée sur les logiciels standard utilisés chez les adultes.
“Si nous utilisons des outils adaptés à l’analyse ECG adulte et les appliquons à un enfant, nous risquons d’obtenir une interprétation incorrecte des enregistrements automatiques. Si l’analyse automatique du signal est incorrecte, toute l’analyse doit être effectuée manuellement par des humains, ce qui est un processus fastidieux et chronophage. Pour cette raison, le risque d’erreur, et en particulier le risque de négliger des événements électrocardiographiques importants, est plus élevé que dans le cas de l’analyse automatique, et peut entraîner l’absence de diagnostic d’arythmies significatives et d’anomalies de conduction cardiaque, ce qui signifie que l’action pharmacologique ou l’intervention pharmacologique requise pourrait ne pas être entreprise à temps,” souligne le professeur Bożena Werner, MD, chef de la clinique de cardiologie pédiatrique et de pédiatrie générale à l’hôpital clinique pour enfants exploité par l’Université Médicale de Varsovie (UMW).
Il y a des rapports occasionnels sur des algorithmes qui interprètent le signal ECG chez les patients pédiatriques, mais seulement dans le cas de l’ECG standard à 12 dérivations au repos. À ce jour, cependant, aucune solution basée sur l’IA n’a été développée pour analyser les enregistrements ECG à long terme des enfants. Jusqu’à aujourd’hui, la cardiologie pédiatrique est restée en sommeil dans le contexte des systèmes d’IA en expansion, et pourtant elle est parmi les spécialisations médicales qui peuvent bénéficier plus que d’autres des nouvelles solutions technologiques.
Algorithmes de Cardiomatics exploités pour aider les enfants atteints de maladies cardiaques
En tant qu’entreprise de R&D, Cardiomatics est l’un des leaders dans l’utilisation de l’intelligence artificielle en médecine. Depuis plus de trois ans maintenant, Cardiomatics facilite le travail quotidien des médecins en fournissant un outil basé sur le cloud pour l’analyse automatique des signaux ECG. L’outil assure le traitement sécurisé des données et est certifié CE en tant que dispositif médical de classe IIa. Chaque jour, Cardiomatics réduit le temps nécessaire aux cardiologues pour évaluer les données grâce à des algorithmes innovants basés sur l’IA. L’outil est actuellement utilisé dans plus de 600 centres de cardiologie à travers l’Europe, aidant à analyser les enregistrements ECG à long terme chez les patients adultes. En tant que prochaine étape naturelle pour le système, une décision a été prise de développer une solution pour soutenir le diagnostic ECG chez les enfants.
“Les besoins des cardiologues ont été négligés pendant des années. En parlant aux médecins tous les jours, nous savons trop bien qu’ils doivent souvent effectuer un diagnostic difficile des maladies cardiaques des enfants en s’appuyant sur des outils inadéquats. Les problèmes découlant de cette situation sont liés non seulement à un flux de travail très médiocre, mais aussi à un risque énorme d’erreurs que les médecins courent lors de l’analyse des enregistrements ECG des enfants. Sur la base de notre expérience, qui s’élargit jour après jour grâce à l’IA et à l’apprentissage automatique, nous sommes prêts à relever le défi de changer l’avenir de la cardiologie pédiatrique,” souligne Rafał Samborski, PDG de Cardiomatics.
Une percée imminente en cardiologie pédiatrique
Cardiomatics, développeur de la technologie d’analyse ECG numérique bien connue, s’est associé à une équipe de l’Université Médicale de Varsovie (UMW), commençant récemment un projet intitulé : Développement d’un outil innovant pour l’évaluation automatique des arythmies et des anomalies de la conduction cardiaque chez les patients pédiatriques – Cardiomatics Junior.
Ce projet innovant permettra une évaluation plus efficace des arythmies cardiaques chez les enfants et réduira le temps nécessaire aux cardiologues pour évaluer les données des Holters grâce aux algorithmes basés sur l’IA de Cardiomatics.
Un défi clé consistera à développer des algorithmes permettant une analyse de haute qualité des signaux ECG chez les enfants. Les algorithmes seront basés sur des architectures de réseaux neuronaux profonds, telles que ResNet, et s’appuieront sur des signaux ECG filtrés. En même temps, l’algorithme sera principalement entraîné à l’aide d’une base de données de signaux de patients pédiatriques, qui sera établie en collaboration avec les chercheurs de l’UMW.
Du côté de Cardiomatics, la mise en œuvre du projet sera supervisée par Mariusz Mąsior, CTO, et Katarzyna Barczewska, PhD, chef de l’équipe de R&D de Cardiomatics. De la part de l’UMW, le projet sera dirigé par une équipe de cardiologues dirigée par le professeur Bożena Werner et Radosław Pietrzak, PhD.
L’équipe de recherche est confrontée à de nombreux défis technologiques qui doivent être résolus pour assurer l’excellente performance de Cardiomatics Junior. Ceux-ci incluent :
- création d’une base de données représentative pour chaque catégorie d’âge comme base pour former les algorithmes, établissement de repères à partir de grilles de centiles,
- élimination du risque de faux positifs lors de la détection de fibrillation auriculaire chez les enfants et identification des vraies arythmies,
- utilisation et interprétation des informations sur l’activité du rythme cardiaque et la morphologie,
- prise en compte de la variabilité du rythme sinusal chez les enfants et fourniture de son interprétation correcte,
- prise en compte du mode d’interprétation pour la médecine du sport et l’évaluation des performances,
- prise en compte des singularités du signal ECG et du rythme cardiaque chez les enfants, par exemple une rythmique irrégulière ou très élevée interprétée comme une arythmie (onde P cachée dans l’onde T), une volatilité différente (très faible chez les jeunes enfants, élevée chez les plus âgés), de très hautes ondes T chez les nourrissons, des complexes QRS très bas,
- élimination des artefacts de mouvement, beaucoup plus courants chez les enfants en raison de leur plus grande activité motrice par rapport aux adultes.
“Le développement d’un système Cardiomatics fiable pour l’analyse automatisée des enregistrements ECG Holter chez les enfants améliorera non seulement le travail des cliniciens, mais renforcera également l’accessibilité et la polyvalence de ce test, qui joue un rôle très important dans la détection des anomalies du rythme cardiaque et de la conduction chez les enfants. La technologie Cardiomatics améliorera également le diagnostic de ces maladies, ouvrant la voie à une thérapie appropriée à un stade précoce. Dans certaines situations, elle peut même aider à éviter des événements d’arythmie potentiellement mortels tels que la tachycardie ventriculaire ou l’arrêt cardiaque soudain dans des conditions telles que les canalopathies,” déclare Radosław Pietrzak, PhD.
Dans la pratique quotidienne, Cardiomatics Junior pourrait potentiellement réduire le temps d’analyse à 5 minutes, permettant la génération complète du rapport et sa livraison en moins de 15 minutes. Cela permettra aux médecins de modifier leurs routines actuelles de prise en charge des patients : le médecin pourra informer le patient des résultats dès la deuxième visite, lors du retrait du moniteur Holter, sans attendre le prochain rendez-vous. Cette solution élargira également les possibilités de test. L’analyse automatisée améliorera la disponibilité du diagnostic Holter et sa mise en œuvre potentielle dans un plus grand nombre d’établissements médicaux. À l’ère de la pandémie de COVID-19, il est recommandé de limiter le nombre de consultations en personne, en particulier pour les enfants après une chirurgie cardiaque, pour réduire l’exposition aux agents pathogènes (y compris les virus et les bactéries).
Le nouveau produit sera un outil efficace pour le diagnostic rapide des troubles cardiaques, bénéficiant à de nombreux utilisateurs. Cardiomatics Junior sera principalement destiné à :
- des médecins, y compris des cardiologues pédiatriques, des médecins du sport et des pédiatres intéressés par le dépistage des arythmies,
- aux fabricants de moniteurs Holter qui souhaitent permettre l’analyse Holter pédiatrique avec leur propre appareil,
- des promoteurs d’essais cliniques.
Cependant, les principaux bénéficiaires de la réussite du projet seront les jeunes patients et leurs parents.
Les travaux de R&D se poursuivront pendant encore trois ans, avec un budget de 5 363 925 PLN. La mise en œuvre du projet est soutenue par le Centre national de recherche et de développement.
En savoir plus :
Cardiomatics partners for tool to analyse ECG signals from paediatric patients