Udar to nagłe zaburzenie krążenia krwi w mózgu doprowadzające do uszkodzenia lub obumarcia komórek nerwowych. Przyczyny różnią się w zależności od rodzaju udaru, ale zawsze skutkują ograniczeniem dostarczania tlenu i substancji odżywczych do mózgu. Rokowanie zależy od rodzaju i ciężkości udaru oraz szybkości podjęcia leczenia. Udar krwotoczny jest bardziej niebezpieczny – śmiertelność wynosi nawet 50% w pierwszych dwóch dniach. W przypadku udaru niedokrwiennego szanse na przeżycie są większe, aczkolwiek ryzyko nawrotu wynosi 12% w rok po pierwszym epizodzie.

Śmiertelne zagrożenie

W Polsce co roku odnotowuje się ok. 80-90 tys. przypadków udarów, a ich liczba rośnie wraz z wydłużającą się średnią długością życia. Udar to jedna z głównych przyczyn śmierci i niepełnosprawności na świecie. Główną przyczyną udaru niedokrwiennego jest ograniczenie przepływu krwi do mózgu spowodowane zamknięciem tętnicy. Najczęściej dochodzi do tego wskutek miażdżycy – odkładanie się blaszek cholesterolowych w ścianach tętnic prowadzi do ich zwężenia, a w końcu całkowitego zablokowania przepływu albo zatorów – skrzepliny, które powstają w sercu (często w wyniku migotania przedsionków), mogą przemieszczać się do mózgu i zatkać tętnicę. W przypadku udaru niedokrwiennego możliwe jest wystąpienie napadu przemijającego niedokrwienia mózgu, gdy przepływ krwi zostaje samoistnie przywrócony, zanim dojdzie do trwałych uszkodzeń. Udar krwotoczny, zwany potocznie wylewem, występuje rzadziej, ale jego przebieg jest zazwyczaj cięższy. Powoduje go pęknięcie naczynia krwionośnego i wynaczynienie krwi do mózgu lub przestrzeni między mózgiem a jego ochronnymi błonami. Rozróżnia się krwotoki śródmózgowe (spowodowane głównie przez nadciśnienie tętnicze osłabiające ściany naczyń) i krwotoki podpajęczynówkowe (będące wynikiem pęknięcia wrodzonych wad naczyniowych.

Przydatna spektroskopia optyczna

Podstawą działania przenośnego, niedrogiego i nieinwazyjnego narzędzia umożliwiającego natychmiastową analizę ryzyka wystąpienia udaru na podstawie dokładnych pomiarów fizjologicznych jest spektroskopia optyczna kontrastu plamkowego, która pozwala na mierzenie przepływu krwi w mózgu w czasie rzeczywistym. Urządzenie wykorzystuje światło lasera podczerwonego przepuszczane przez czaszkę, które następnie jest zbierane przez kamerę mierzącą rozproszenie tego światła. Zmiany w rozpraszaniu światła wynikają z przepływu krwi w naczyniach mózgowych. Pozwalają one ocenić, jak szybko krew przepływa w różnych częściach mózgu. Urządzenie wykonuje pomiary w czasie, gdy pacjent wstrzymuje oddech. W odpowiedzi na wstrzymanie oddechu serce pompuje więcej krwi do mózgu. Po wznowieniu oddychania przepływ krwi wraca do normy. Wszystkie zmiany są monitorowane przez urządzenie i umożliwiają wykrycie różnic między osobami z niskim i wysokim ryzykiem udaru. 

Zespół naukowców zrekrutował 50 uczestników. Podzielono ich na dwie grupy – niskiego i wysokiego ryzyka udaru. U uczestników badania przez trzy minuty monitorowano przepływ krwi, po minucie wstrzymywali oddech. Analiza wyników pokazała istotne różnice w reakcjach organizmu na stres spowodowany brakiem tlenu w mózgu. – Pomiar sztywności naczyń krwionośnych i reaktywności na stres związany ze wstrzymaniem oddechu pozwala na identyfikację pacjentów, którzy są bardziej narażeni na udar. Dzięki SCOS jesteśmy w stanie uzyskać dokładniejsze dane o kondycji naczyń krwionośnych w mózgu i przewidzieć ryzyko udaru z wyprzedzeniem – wyjaśnia prof. Changhuei Yang z Caltech. 

Badanie przedstawione na konferencji Europejskiej Organizacji Udaru Mózgu w 2023 r. otwiera nowy rozdział w wykorzystaniu sztucznej inteligencji w medycynie ratunkowej. Wyniki pokazują, że AI może poprawić identyfikację udarów na podstawie treści rozmów telefonicznych z dyspozytorami medycznymi. To przełomowe odkrycie niesie potencjał zmiany sposobu reagowania na nagłe przypadki. Do wyszkolenia modelu AI naukowcy wykorzystali dane z duńskiego rejestru udarów oraz nagrania rozmów alarmowych. Analiza objęła 1,5 mln połączeń z lat 2015-2020, w tym 7 370 potwierdzonych przypadków udaru. Zadaniem modelu było rozróżnienie wezwań związanych z udarami od tych, które nimi nie były. W kolejnym kroku model przetestowano na danych z 2021 r. obejmujących 344 tys. rozmów. Sztuczna inteligencja poprawnie zidentyfikowała 63% przypadków udaru, podczas gdy dyspozytorzy – 52,7%. Mimo że wyniki są obiecujące, naukowcy studzą entuzjazm optymistów, ponieważ diagnozowanie udaru na podstawie rozmów telefonicznych pozostaje trudne. Nawet najlepiej wyszkolone AI nie jest w stanie uchwycić wszystkich przypadków, a wszystkie niewykryte epizody pociągają za sobą niebezpieczeństwo. Dlatego autorzy badania zalecają dalsze testy w rzeczywistych warunkach, by ocenić pełną skuteczność modelu. Jedną z interesujących perspektyw jest możliwość udoskonalenia narzędzia w taki sposób, aby wykrywało także niewerbalne sygnały udaru. Tego rodzaju zdolności zwiększyłyby precyzję modelu.

Integracja algorytmów

Naukowcy chcą zintegrować algorytmy uczenia maszynowego, aby dokładniej analizować dane. Zespół zamierza przeprowadzić kolejne badania kliniczne i śledzić pacjentów przez ponad dwa lata. Długoterminowym celem jest umożliwienie wykrywania nie tylko ryzyka udaru, ale i lokalizacji uszkodzeń mózgu. To przełomowe urządzenie ma szansę na szerokie zastosowanie, szczególnie w miejscach, gdzie dostęp do nowoczesnej diagnostyki jest ograniczony. – Nasza technologia ma potencjał, by stać się częścią regularnych badań profilaktycznych. Może to być szczególnie cenne w społecznościach z ograniczonym dostępem do zaawansowanej opieki medycznej – uważa Charles Liu z USC. Zgodnie z prognozami urządzenie może w przyszłości być używane w gabinetach lekarskich.