Researchers have developed a machine learning algorithm that can accurately detect heart murmurs in dogs. These are one of the main indicators of heart disease, which affects many smaller breeds such as King Charles Spaniels.
The research team, led by the University of Cambridge, adapted an algorithm originally developed for humans and found that it could automatically detect and classify heart murmurs in dogs using audio recordings from digital stethoscopes. In tests, the algorithm detected heart murmurs with 90% sensitivity, a similar accuracy to cardiologists.
Heart murmurs are an important indicator of mitral valve disease, the most common heart condition in adult dogs. About one in 30 dogs examined by a veterinarian has a heart murmur, with the prevalence being higher in small dog breeds and older dogs.
Since mitral valve disease and other heart conditions are so common in dogs, early diagnosis is crucial, as timely treatment can extend their lives. The technology developed by the Cambridge team could provide a cost-effective and effective screening tool for primary care veterinarians and improve the quality of life for dogs. The findings were published in the Journal of Veterinary Internal Medicine.
“Heart disease is a major health problem in humans, but it is even bigger in dogs,” said lead author Dr. Andrew McDonald from Cambridge’s Department of Engineering. “Most small dog breeds develop heart disease as they age, but dogs, of course, cannot communicate like humans, so it is up to veterinarians to detect heart disease early enough for it to be treated.”
Die Forscher begannen mit einer Datenbank mit Herzgeräuschen von etwa 1.000 menschlichen Patienten und entwickelten einen maschinellen Lernalgorithmus, um zu reproduzieren, ob ein Kardiologe ein Herzgeräusch festgestellt hatte. Anschließend passten sie den Algorithmus so an, dass er mit Herzgeräuschen von Hunden verwendet werden konnte.
Die Forscher sammelten Daten von fast 800 Hunden, die in vier Spezialtierkliniken in Großbritannien einer routinemäßigen Herzuntersuchung unterzogen wurden. Alle Hunde wurden von einem Kardiologen einer vollständigen körperlichen Untersuchung und einem Herzscan (Echokardiogramm) unterzogen, um Herzgeräusche zu bewerten und Herzerkrankungen zu identifizieren. Außerdem wurden die Herztöne mit einem elektronischen Stethoskop aufgezeichnet. Dies ist der bei weitem größte Datensatz von Herztönen bei Hunden, der jemals erstellt wurde.
„Mitralklappenerkrankungen betreffen vor allem kleinere Hunde, aber um unseren Algorithmus zu testen und zu verbessern, wollten wir Daten von Hunden aller Formen, Größen und Altersstufen erhalten“, sagte Co-Autor Professor Jose Novo Matos von der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Cambridge, ein Spezialist für Kardiologie bei Kleintieren. „Je mehr Daten wir haben, um ihn zu trainieren, desto nützlicher wird unser Algorithmus sein, sowohl für Tierärzte als auch für Hundebesitzer.“
Die Forscher optimierten den Algorithmus, sodass er Herzgeräusche anhand der Audioaufzeichnungen erkennen und bewerten und zwischen Geräuschen unterscheiden konnte, die mit einer leichten Erkrankung in Zusammenhang stehen, und solchen, die auf eine fortgeschrittene Herzerkrankung hinweisen, die einer weiteren Behandlung bedarf.
„Um ein Herzgeräusch zu klassifizieren und festzustellen, ob die Herzerkrankung behandelt werden muss, sind viel Erfahrung, eine Überweisung an einen Tierkardiologen und teure Spezial-Herzscans erforderlich“, sagte Novo Matos. „Wir möchten Allgemeinmediziner in die Lage versetzen, Herzerkrankungen zu erkennen und ihren Schweregrad einzuschätzen, damit die Besitzer die besten Entscheidungen für ihre Hunde treffen können.“
Die Analyse der Leistung des Algorithmus ergab, dass er in über der Hälfte der Fälle mit der Einschätzung des Kardiologen übereinstimmte und in 90 % der Fälle innerhalb einer Note von der Einschätzung des Kardiologen abwich. Die Forscher sagen, dass dies ein vielversprechendes Ergebnis ist, da es häufig vorkommt, dass verschiedene Tierärzte große Unterschiede in der Bewertung von Herzgeräuschen aufweisen.
Original Paper:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jvim.17224
Credits
Jacqueline Garget
