Naukowcy prowadzący badania wymagające oceny rozwoju biologicznego dzieci często nie dysponują wiarygodnymi pomiarami etapu dojrzewania płciowego ani danymi dotyczącymi poziomów hormonów.

Aby rozwiązać ten problem, naukowcy z Wake Forest University School of Medicine (USA) opracowali oparty na sztucznej inteligencji Elektrokardiograficzny Wskaźnik Płci (ESI), wykorzystujący standardowe badanie EKG. Zdaniem autorów może on stać się nowym sposobem pomiaru rozwoju biologicznego u dzieci i młodzieży.

EKG (elektrokardiografia) to nieinwazyjne i bezbolesne badanie rejestrujące w formie wykresu elektryczną aktywność serca. Trwa tylko kilka minut i pozwala wykryć m.in. zaburzenia rytmu czy niedokrwienie mięśnia sercowego.

Naukowcy zastosowali model ESI (wytrenowany na dorosłych) do analizy 61 930 badań EKG dzieci w wieku 0–18 lat, pochodzących z archiwum klinicznych EKG w Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Tennessee. Model zastosowano bez ponownego szkolenia ani kalibracji, co pozwoliło badaczom na bezpośrednią obserwację ewolucji cech EKG w stosunku do wartości odniesienia dla dorosłych.

Jak się okazało, wraz z rozwojem dzieci wyniki zmieniają się w przewidywalny sposób. We wczesnym dzieciństwie wartości były bardzo podobne u wszystkich dzieci, niezależnie od płci biologicznej. Jednak wraz z nadejściem późniejszego dzieciństwa i wieku nastoletniego, wartości zaczynają się różnić w sposób odzwierciedlający normalny wzrost i zmiany hormonalne. Wartości ESI rozchodzą się w przeciwnych kierunkach dla obu płci, osiągając stałe poziomy w połowie okresu dojrzewania lub pod jego koniec.

Te same trendy związane z wiekiem obserwowano podobnie u wszystkich ras. W miarę jak dzieci dorastały, dokładność modelu systematycznie rosła, a dzieci osiągały poziom zbliżony do dorosłego u starszych nastolatków.

„Jednym z najbardziej ekscytujących aspektów tej pracy jest to, że pokazuje ona, iż rutynowe dane EKG mogą zawierać istotne informacje na temat dojrzewania biologicznego u dzieci i młodzieży” – powiedziała dr Tolga Hayit, współautorka badania. - „ESI oferuje ciągły pomiar, który może pomóc badaczom uwzględnić etap rozwoju, gdy nie są dostępne wyniki w skali Tannera (standardowa skala medyczna opisująca pięć etapów dojrzewania), ani dane hormonalne”.

„EKG może teraz, w połączeniu z najnowocześniejszymi metodami sztucznej inteligencji, uwypuklić ich potencjał w odkrywaniu wzorców dojrzewania i rozwoju układu sercowo-naczyniowego na dużą skalę” – powiedział dr Ibrahim Karabayir, adiunkt kardiologii w Wake Forest Center for Artificial Intelligence Research i drugi współautor badania.

Dla naukowców pracujących nad dużymi badaniami ESI może być pomocne, gdy informacje na temat dojrzewania lub poziomu hormonów są niedostępne.

Autorzy podkreślają potrzebę przeprowadzenia badań longitudinalnych (wielokrotne zbieranie danych od tych samych uczestników w określonych odstępach czasu) z wykorzystaniem standardowej pięciostopniowej skali Tannera, oraz pomiarów hormonów, w celu dalszej oceny klinicznego i biologicznego znaczenia ESI w populacjach pediatrycznych.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/