ECG2Stroke: um novo modelo de ECG para prever risco de AVC

Um cálculo do risco de AVC, quando bem feito, exige muito. É preciso introduzir números da pressão arterial, valores de colesterol, estado de diabetes e historial tabágico numa ferramenta de pontuação que, na prática, a maioria das clínicas nem sequer aplica rotineiramente aos doentes.

O que as clínicas fazem de forma habitual é um ECG. Este registo rápido já existe em quase todos os processos clínicos e serve para captar o que se passa naquele momento. Ninguém contava que pudesse revelar algo mais.

Ferramentas que identificam o risco de AVC

A investigação foi co-liderada pelo Dr. Rahul Mahajan, neurologista do Mass General Brigham (MGB) e do Instituto Broad do MIT e de Harvard.

O Dr. Mahajan e a sua equipa quiseram perceber se o eletrocardiograma padrão de 12 derivações - o mesmo exame que um médico de medicina geral e familiar pode pedir perante uma dor torácica pouco específica - escondia informação adicional que os clínicos não estavam a aproveitar.

As ferramentas já existentes para estimar risco de AVC são pouco práticas. Exigem vários valores laboratoriais, medições de pressão arterial e pontuações calculadas. Por isso, a maior parte das clínicas não as executa em todos os doentes.

“Existing tools to identify which patients are at the highest risk of stroke often require cumbersome clinical score calculations, are not easily scalable, and are therefore not used widely in routine practice,” disse o Dr. Mahajan.

Treino do modelo

A equipa desenvolveu um modelo de aprendizagem profunda - uma rede neural convolucional, particularmente adequada a detetar padrões em sinais - e alimentou-o com traçados de ECG em bruto de mais de 100.000 doentes de um grande hospital universitário.

Depois, os especialistas combinaram o resultado da rede com a idade e o sexo de cada doente, recorrendo a um modelo estatístico que estima risco a longo prazo. A este resultado deram o nome de ECG2Stroke.

Em seguida, testaram o modelo em registos de outros dois hospitais independentes. No total, mais de 200.000 ECGs de doentes foram usados no treino e na validação.

Prever AVCs na próxima década

O ECG2Stroke foi pensado para uma finalidade distinta. A sua missão é usar um registo de 10 segundos e estimar a probabilidade de esse doente vir a ter um AVC isquémico ao longo da década seguinte.

Este é o tipo mais frequente de AVC - aquele em que uma obstrução interrompe o fluxo sanguíneo para uma parte do cérebro.

O ECG2Stroke obteve cerca de 0,78 numa escala padrão de precisão de 0 a 1, nos três locais de teste.

O desempenho foi semelhante ao descrito num artigo anterior que usou a idade biológica derivada do ECG numa grande coorte de adultos, de resto, saudáveis.

Ler a onda P

Para perceberem o que o modelo “via” efetivamente, os investigadores criaram mapas de saliência - mapas de calor visuais que indicam quais as zonas do ECG com maior peso na previsão.

Um elemento destacou-se de forma consistente: a onda P. Esta pequena elevação no início de cada batimento regista o momento em que as câmaras superiores do coração, chamadas aurículas, contraem e empurram sangue para os ventrículos.

As estimativas de risco do ECG2Stroke acompanharam de perto medições da onda P que os cardiologistas já avaliam - marcadores associados à função auricular.

Ainda assim, a ligação exata ao AVC continua por esclarecer. Na prática, o modelo redescobriu estes sinais por si próprio.

A ligação entre coração e cérebro

É aqui que o segundo resultado ganha contornos mais marcados. Quando a equipa agrupou os AVCs por mecanismo, o ECG2Stroke previu com especial força um tipo específico: o AVC cardioembólico.

Os AVCs cardioembólicos acontecem quando se forma um coágulo no coração e, posteriormente, esse coágulo viaja até ao cérebro.

Em geral, estes AVCs têm origem nas câmaras superiores do coração, sobretudo quando as aurículas não batem de forma normal. Representam cerca de um em cada cinco AVCs isquémicos.

Os doentes com pontuações elevadas no ECG2Stroke apresentaram mais do que o dobro das probabilidades de AVC cardioembólico. Já para AVCs associados a outras causas, a relação praticamente desapareceu.

Isto está de acordo com trabalhos anteriores que relacionam disfunção auricular e fibrilhação auricular com eventos cerebrais provocados por coágulos.

Um estudo de 2021 concluiu que doentes com aurícula esquerda aumentada tinham mais do que o dobro da probabilidade de sofrer um AVC cardioembólico.

Comparação com uma referência

O Perfil de Risco de AVC de Framingham tem sido uma ferramenta clínica de referência durante décadas. Produz uma estimativa de risco a 10 anos com base em medições da pressão arterial, estado de diabetes, historial tabágico, entre outros fatores.

O ECG2Stroke manteve-se ao nível. Usando apenas o ECG, mais a idade e o sexo, igualou o desempenho do FSRP entre hospitais e subgrupos de doentes, incluindo pessoas sem qualquer historial documentado de fibrilhação auricular.

“Se confirmado após estudos prospetivos, em contexto real, ferramentas como esta poderão identificar quais os doentes que devem ser priorizados para esforços intensivos de prevenção”, afirmou Shaan Khurshid, coautor sénior do estudo.

Um vislumbre do futuro do coração

Até esta análise, ninguém tinha demonstrado que um único ECG de 10 segundos, introduzido numa rede neural, poderia igualar uma pontuação clínica na previsão de AVC a uma década de distância.

O ECG2Stroke consegue-o, com dados que praticamente qualquer clínica tem disponíveis. Isto altera o que passa a ser possível na porta de entrada da medicina.

O mesmo registo que assinala uma arritmia no presente pode orientar o clínico para um doente que necessita de prevenção intensiva muito antes de surgir qualquer sintoma.

Vale a pena detetar cedo os AVCs cardioembólicos. Os anticoagulantes conseguem, em grande medida, preveni-los, e os clínicos podem iniciar a medicação anos antes de se formar o primeiro coágulo.

Ensaios prospetivos irão determinar quando o ECG2Stroke passará a integrar os cuidados clínicos de rotina.

Mas o estudo já respondeu a uma questão: um ECG de 10 segundos não é apenas uma fotografia do coração no presente. Pode também oferecer um vislumbre do futuro do coração.