À l’aide d’un modèle d’IA d’apprentissage profond, les chercheurs ont identifié le premier biomarqueur du stress chronique détectable par imagerie de routine, selon une étude présentée la semaine prochaine lors de la réunion annuelle de la Radiological Society of North America (RSNA).
Le stress chronique peut affecter le bien-être physique et psychologique, provoquant divers problèmes, notamment l'anxiété, l'insomnie, les douleurs musculaires, l'hypertension artérielle et un système immunitaire affaibli, selon l'American Psychological Association. La recherche montre que le stress chronique peut contribuer au développement de maladies graves, telles que les maladies cardiaques, la dépression et l'obésité.
L'auteur principal de l'étude, Elena Ghotbi, MD, chercheuse postdoctorale à la faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland, a développé et formé un modèle d'apprentissage profond pour mesurer le volume de la glande surrénale sur les tomodensitogrammes existants.
Chaque année, des dizaines de millions de tomodensitogrammes thoraciques sont réalisés rien qu'aux États-Unis.
Notre approche exploite des données d’imagerie largement disponibles et ouvre la porte à des évaluations à grande échelle de l’impact biologique du stress chronique dans une gamme de conditions à l’aide des tomodensitogrammes thoraciques existants. Ce biomarqueur piloté par l'IA a le potentiel d'améliorer la stratification du risque cardiovasculaire et de guider les soins préventifs sans tests ni radiations supplémentaires.
Elena Ghotbi, MD, chercheuse postdoctorale, faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins
L'auteur principal Shadpour Demehri, MD, professeur de radiologie à Johns Hopkins, a déclaré que le stress chronique est une maladie ou une plainte répandue à laquelle de nombreux adultes sont confrontés quotidiennement.
« Pour la première fois, nous pouvons « voir » le fardeau du stress à long terme à l'intérieur du corps, à l'aide d'un scanner que les patients subissent déjà chaque jour dans les hôpitaux du pays. Jusqu'à présent, nous n'avions aucun moyen de mesurer et de quantifier les effets cumulatifs du stress chronique, autre que les questionnaires, les marqueurs sériques de substitution comme l'inflammation chronique et la mesure du cortisol, qui est très difficile à obtenir. » » a déclaré le Dr Demehri.
Contrairement aux mesures uniques du cortisol, qui fournissent un aperçu momentané des niveaux de stress, le volume surrénalien agit comme un baromètre biologique du stress chronique.
Dans l'étude, les chercheurs ont obtenu des données sur 2 842 participants (âge moyen 69,3 ; 51 % de femmes) de l'étude multi-ethnique sur l'athérosclérose, une étude approfondie combinant des tomodensitogrammes thoraciques, des questionnaires de stress validés, des mesures de cortisol et des marqueurs de charge allostatique – les effets physiologiques et psychologiques cumulatifs du stress chronique sur le corps. Cette rare intégration de données d’imagerie, biochimiques et psychosociales en a fait la cohorte optimale, et probablement la seule, pour développer un biomarqueur d’imagerie du stress chronique.
Les chercheurs ont appliqué rétrospectivement leur modèle d’apprentissage profond aux tomodensitogrammes pour segmenter et calculer le volume des glandes surrénales. L'indice de volume surrénalien (AVI) a été défini comme le volume (cm³) divisé par la hauteur² (m²). Le cortisol salivaire a été collecté huit fois par jour pendant deux jours. La charge allostatique était basée sur l'indice de masse corporelle, la créatinine, l'hémoglobine, l'albumine, le glucose, la numération globulaire blanche, la fréquence cardiaque et la tension artérielle.
Les associations statistiques ont été évaluées entre l'AVI et le cortisol, la charge allostatique et les mesures de stress psychosocial, y compris les questionnaires sur la dépression et le stress perçu. Les chercheurs ont découvert que l’AVI dérivé de l’IA était en corrélation avec des questionnaires de stress validés, des niveaux de cortisol circulant et de futurs problèmes cardiovasculaires indésirables.
Un AVI plus élevé était associé à un cortisol, un pic de cortisol et une charge allostatique plus élevés. Les participants ayant un stress perçu élevé avaient un AVI plus élevé que ceux ayant un faible stress. L'AVI était également associé à un indice de masse ventriculaire gauche plus élevé. Chaque augmentation de 1 cm³/m² de l'AVI était liée à un risque accru d'insuffisance cardiaque et de mortalité.
« Avec des données de suivi sur nos participants allant jusqu'à 10 ans, nous avons pu corréler l'AVI dérivé de l'IA avec des résultats cliniquement significatifs et pertinents », a déclaré le Dr Ghotbi. « Il s'agit du tout premier marqueur d'imagerie du stress chronique qui a été validé et dont il a été démontré qu'il a un impact indépendant sur un résultat cardiovasculaire, à savoir l'insuffisance cardiaque. »
« Depuis plus de trois décennies, nous savons que le stress chronique peut épuiser le corps à travers plusieurs systèmes », a déclaré Teresa E. Seeman, Ph.D., co-auteur de l'étude et professeur d'épidémiologie à l'UCLA et chercheuse pionnière dans le domaine du stress et de la santé. « Ce qui rend ce travail si passionnant, c'est qu'il relie une caractéristique d'imagerie obtenue en routine, le volume surrénalien, à des mesures biologiques et psychologiques validées du stress et montre qu'il prédit de manière indépendante un résultat clinique majeur. C'est un véritable pas en avant dans la mise en œuvre de l'impact cumulatif du stress sur la santé. »
Le Dr Demehri a déclaré qu'en reliant une fonction d'imagerie facilement mesurable à plusieurs indicateurs validés du stress et des maladies en aval, cette recherche introduit une manière entièrement nouvelle et pratique de quantifier le stress chronique.
« L'importance clé de ce travail est que ce biomarqueur peut être obtenu à partir de CT largement réalisées aux États-Unis pour diverses raisons », a déclaré le Dr Demehri. « Deuxièmement, il s'agit d'une mesure physiologiquement valable du volume surrénalien, qui fait partie de la cascade physiologique du stress chronique. »
Les chercheurs ont déclaré que le biomarqueur d’imagerie pourrait être utilisé dans diverses maladies associées au stress chronique chez les adultes d’âge moyen et plus âgés.
Les autres co-auteurs sont Roham Hadidchi, Seyedhouman Seyedekrami, Quincy A. Hathaway, MD, Ph.D., Michael Bancks, Nikhil Subhas, Matthew J. Budoff, MD, David A. Bluemke, MD, Ph.D., R. Graham Barr et Joao AC Lima, MD.
