Introducción:

En los últimos años el termino inteligencia artificial (IA) ha despertado gran interés en la medicina. Particularmente en cardiología como especialidad que siempre ha estado a la vanguardia de los adelantos científicos.  Desde los primeros adelantos tecnológicos como el desarrollo del electrocardiograma (ECG) a inicios de siglo XIX por Kolliker y Mueller quien hizo evidente que el corazón generaba electricidad (1856), hasta los descubrimientos más completos y detallados por Willem Einthoven en 1924 quien describió de manera detalla la actividad bioeléctrica del corazón con letras asignadas  P, Q, R, S y T; y así desarrollar el ECG moderno que hoy conocemos (1).  Desde entonces la IA ha estado presente en nuestras vidas.

Todos los avances científicos que se han sucedido a través del tiempo hasta la cirugía de bypass coronario o cirugías robóticas, llevan consigo el desarrollo de máquinas, softwares, programas y demás elementos tecnológicos necesarios para afrontar nuevos desafíos en la medicina. Todo esto posible gracias a la IA.

La integración de la IA en la cardiología ha surgido como una valiosa herramienta, prometiendo revolucionar cómo diagnosticamos, tratamos y gestionamos las enfermedades cardiovasculares.

El presente editorial revisa de forma general los conceptos de la IA aplicados a la subespecialidad de cardiopatías congénitas (CC) pediátricas y del adulto. Describe  la utilidad del ChatGPT (Generative Pre-trained Transformer) como herramienta educativa en CC.

El origen de la inteligencia artificial  “las maquinas aprenden”:

El padre de la inteligencia artificial fue John Mccarthy (1927 – 2011), informático y matemático estadounidense, quien se desempeñaba como profesor en la universidad Dartmouth College, (Hanover, Nuevo Hampshire, Estados Unidos). A principios de la década de 1950, el campo de las «máquinas pensantes» se conocían como: cibernética, teoría de los autómatas y procesamiento complejo de la información. Fue entonces cuando John Mccarthy decide reunir un grupo de reconocidos expertos en tecnología e informática, y discutir por primera vez la idea de crear programas informáticos capaces de pensar y aprender.  Dicho acontecimiento sucedió en 1956 y se conoció como la conferencia de Dartmouth (Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence) y es ahí donde John Mccarthy acuñó la expresión «inteligencia artificial», y la definió como «la ciencia e ingenio de hacer máquinas inteligentes» (2).

Desde entonces el desarrollo tecnológico en medicina ha llevado a crear una diversidad de “máquinas” que no son más que equipos de trabajo. Utilizados en el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades.

En lo que refiere a cardiología podemos mencionar que la IA ha estado presente en  los equipos de diagnóstico como ECG, holter, monitores de presión, equipos de diagnóstico de ultrasonido como ecógrafos doppler, entre otros. Estas “máquinas” están dotadas de softwares inteligentes capaces de emitir conceptos normalidad o anormalidad de los parámetros que miden y analizan. La IA incrustada en estas “máquinas”  ha permitido que sean capaces de realizar mediciones específicas (cálculo de volúmenes, masa, grosor, presión, etc.) con sólo hacer unos comandos en el equipo.

ChatGPT “la herramienta novedosa en IA”:

Entendiendo que el Chat (conversación) es un tipo de comunicación sincrónica en tiempo real (comunicación instantánea) que funciona gracias a las propiedades que brinda la conectividad a la red internet mediante el intercambio de mensajes electrónicos.

La herramienta Chat ha estado presente en las computadoras y teléfonos móviles, mediante diversas aplicaciones en estos equipos. Esta herramienta he servido principalmente como un medio de comunicación instantánea,  y es el principio de la nueva incorporación en IA.

ChatGPT [(Generative Pre-trained Transformer) (Transformador generativo pre entrenado)] es un modelo de lenguaje extenso desarrollado en noviembre de 2022 por OpenAI (empresa estadounidense de investigación y despliegue de inteligencia artificial) (3). Este tipo de comunicación es un modelo de IA que utiliza una arquitectura de redes neuronales profundas para generar texto basado en grandes conjuntos de datos textuales. La versión más reciente, ChatGPT-4.0, está entrenada con 100 billones de parámetros, lo que le permite comprender y generar texto de manera más precisa y relevante en una variedad de contextos, incluidos los médicos (4,5).

Esta capacidad de aprendizaje de las “máquinas” que tengan incorporada la herramienta de  ChatGPT, permitirá que los médicos en cardiología puedan interactuar mediante conversaciones electrónicas con diversos equipos tecnológicos y obtener respuestas tan similares a las que podría emitir un humano con conocimientos profesionales en un área experta de la cardiología.

La novedad de la IA podría ser utilizada en aprendizaje de enfermedades, conductas o pautas de manejo, entre otras.

Utilidad del ChatGPT en cardiopatías congénitas:

La incorporación de la IA en cardiología no es un concepto nuevo. Se han utilizado algoritmos de aprendizaje automático para analizar grandes conjuntos de datos, predecir resultados en pacientes e incluso ayudar en la interpretación de estudios de imagen complejos. Sin embargo, la aparición de modelos de lenguaje extensos como ChatGPT representa un avance significativo. Estos modelos, entrenados en vastos corpus de texto, pueden entender y generar respuestas similares a las humanas, lo que los convierte en herramientas valiosas para una amplia gama de aplicaciones en cardiología.

Educación profesional: basta con sólo escribir unas palabras clave sobre una enfermedad o condición médica,  y el chat enseguida responde en tiempo real sobre la cuestión. Si bien esto no remplaza el conocimiento médico real, se acepta que los conceptos entregados por el Chat GTP son muy adecuados en un escenario de hacer una consulta rápida sobre un tema (Figura 1)

Figura 1: Utilidad del ChatGTP en educación médica. Muestra el escenario de consulta sobre un tema específico en CC (Tetralogía de Fallot). Al introducir los caracteres de comunicación on line, el ChatGTP responde de manera instantánea e “inteligente” para dar respuesta a la consulta médica.

Educación y participación del paciente:

Más allá de su papel en el apoyo a los médicos cardiólogos, el ChatGPT tiene un potencial significativo en la educación y participación del paciente. Las enfermedades cardiovasculares congénitas a menudo requieren que los pacientes aprendan a reconocer signos de descompensación, empeoramiento de su CC.  Esta herramienta puede proporcionar explicaciones accesibles y fáciles de entender sobre condiciones médicas y opciones de tratamiento. Proporciona respuestas comprensivas y sistemáticas. Cubriendo descripciones de procedimientos, indicaciones, contraindicaciones y cuidados de seguimiento en CC  (6, 7).

Sin embargo, la complejidad de la información médica puede ser abrumadora para muchos pacientes, llevando a una pobre adherencia a los planes de tratamiento y resultados subóptimos (8). Aún así con una correcta utilización  y orientación el ChatGTP se convertirá en una herramienta útil para el monitoreo de CC complejas en tratamiento médico.

En resumen el ChatGPT se puede ajustar a las necesidades del usuario, lo que lo convierte en una herramienta poderosa para la educación personalizada del paciente (8).

Apoyo en la toma de decisiones clínicas:

Los sistemas de apoyo a la decisión clínica impulsados por IA pueden analizar datos de pacientes, compararlos con guías establecidas y proporcionar recomendaciones alineadas con las mejores prácticas. Un estudio que evaluó el desempeño de ChatGPT-4.0 en casos clínicos de cardiología encontró que la IA podría entregar planes de manejo y diagnósticos diferenciales comparables a los proporcionados por cardiólogos expertos (9).

La capacidad de ChatGPT para proporcionar apoyo en la toma de decisiones clínicas es particularmente relevante en el diagnóstico de condiciones cardíacas complejas (Figura 2).

Figura 2: muestra la respuesta generada por IA en ChatGTP sobre el manejo de la crisis de hipoxia. Una condiciones frecuente en CC, que debe ser bien reconocida y abordada de manera correcta ya que cobra la vida de miles de personas afectadas por CC cianosantes.

En el caso de las arritmias cardíacas que son una condición de alta prevalencia en CC, se ha demostrado que más del 50% de las respuestas generadas por ChatGPT fueron calificadas como «excelentes» o «muy buenas» por cardiólogos experimentados (10).  Este nivel de desempeño muestra que la IA podría ser una fuente confiable de información tanto para los pacientes como para los proveedores de atención médica.

Así mismo existen experiencias en insuficiencia cardíaca, donde La IA proporcionó información correcta, con una alta proporción de respuestas calificadas como comprensivas por cardiólogos certificados (11).

Investigación:

La distribución de los tipos de publicaciones en esta área de investigación muestra que la mayoría de los estudios son artículos de investigación, seguidos de revisiones y reportes de casos. Esto refleja un cuerpo de investigación que está madurando, pero también la necesidad de seguir explorando a través de diferentes tipos de publicaciones para comprender plenamente el impacto de ChatGPT en la cardiología.

Adicionalmente, un análisis por clúster de artículos relacionados con ChatGPT y cardiología muestra cómo esta área de investigación se está diversificando rápidamente, subrayando la amplia gama de aplicaciones exploradas, desde la educación del paciente hasta el apoyo en la toma de decisiones clínicas. Esto refuerza la versatilidad y la importancia de la IA en la atención cardiovascular (12).

Desafíos y Limitaciones:

A pesar del prometedor potencial de ChatGPT en cardiología, existen desafíos significativos. Una preocupación principal es la precisión y confiabilidad de las respuestas generadas por la IA. Aunque ChatGPT puede proporcionar respuestas correctas en muchos casos, aún existe el riesgo de desinformación. Un estudio encontró que, aunque ChatGPT tuvo un buen desempeño en la mayoría de los escenarios, ocasionalmente proporcionó respuestas que eran correctas pero inadecuadas o incluyeron información incorrecta (13).

Otro desafío es el potencial de la IA para «alucinar» respuestas, generar información plausible pero no basada en datos reales. Este es un problema conocido con modelos de lenguaje extensos, que a veces priorizan la coherencia y fluidez sobre la precisión. Para mitigar este riesgo, es esencial que el contenido generado por la IA sea revisado por profesionales de la salud antes de ser utilizado en la toma de decisiones clínicas.

Perspectivas Futuras y Oportunidades:

A pesar de estos desafíos, el futuro de la IA en cardiología parece prometedor. Los avances continuos en la tecnología de IA, junto con una validación rigurosa, podrían llevar al desarrollo de herramientas confiables y efectivas tanto para clínicos como para pacientes. La IA tiene un potencial significativo para ayudar en la cardiología preventiva, al identificar patrones y factores de riesgo asociados con enfermedades cardiovasculares, permitiendo intervenciones tempranas (14).

Además, la IA puede desempeñar un papel crítico en la investigación cardíaca. Modelos como ChatGPT pueden ayudar a los investigadores a realizar revisiones sistemáticas, resumir literatura compleja y generar nuevas hipótesis para la investigación (14). Esto podría acelerar el ritmo de descubrimiento e innovación en cardiología.

Finalmente, la distribución geográfica de las contribuciones de investigación muestra que Estados Unidos lidera significativamente, seguido por China y el Reino Unido. Esta distribución refleja un fuerte enfoque en países con recursos significativos dedicados a la IA y la cardiología, sugiriendo la necesidad de fomentar colaboraciones internacionales para ampliar la diversidad de perspectivas en este campo.

Conclusiones:

La integración de la IA en la cardiología ejemplificada por herramientas como ChatGPT, representa un avance significativo en la atención cardíaca.  Al ser una herramienta que provee educación, consultas, mejora la toma de decisiones clínicas,  y apoyar la investigación.

La IA tiene el potencial de transformar cómo diagnosticamos, tratamos y gestionamos las enfermedades cardiovasculares, y en particular en el campo de las CC se convierte en una valiosa herramienta. Sin embargo, para realizar este potencial será necesario abordar los desafíos de precisión, confiabilidad y ética, asegurando que las herramientas impulsadas por IA sean accesibles para todos los pacientes y proveedores de atención médica.

Coautor:

John Araujo

Líder Capitulo de Adultos con Cardiopatía Congénita. Sociedad Interamericana de Cardiología-SIAC

South America Leadership in International Society for Adult Congenital heart Disease-ISACHD

Referencias

1.Vincent R. From a laboratory to the wearables: a review on history and evolution of electrocardiogram. Iberoam J Med. 2022; 4(4):248-55.

2.McCarthy J, Minsky M, Rochester N, Shannon C. A Proposal for the Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence. AI MagazineVol. 1955; 4: 2-14.

3.OpenAI. Introducing GPT-4. 2023. Disponible en: https://openai.com/research/gpt-4.

4.Yavuz Y, Kahraman F. Evaluation of the prediagnosis and management of ChatGPT-4.0 in clinical cases in cardiology. Future Cardiol. 2024; 20(4):197-207.

5.Teperikidis L, Boulmpou A, Papadopoulos C, Biondi-Zoccai G. Using ChatGPT to perform a systematic review: a tutorial. Minerva Cardiol Angiol. 2024; 72 (4):426-427.

6.Koh S, Yeo K, Yap J. Leveraging ChatGPT to aid patient education on coronary angiogram. Ann Acad Med Singap. 2023; 52(7):374-77.

7.Ba H, Zhang L, Yi Z. Enhancing clinical skills in pediatric trainees: a comparative study of ChatGPT-assisted and traditional teaching methods. BMC Med Educ. 2024; 24(1):558.

8.Mehta S. A chat with ChatGPT about hypertension: the future of preventive cardiology. Minerva Cardiol Angiol. 2024; 72(4):426-427.

9.Sharma A, Medapalli T, Alexandrou M, Brilakis E, Prasad A. Exploring the Role of ChatGPT in Cardiology: A Systematic Review of the Current Literature. Cureus. 2024; 16(4).

10.Vyas R, Pawa A, Shaikh C, Singh A, Shah H, Jain S, et al. ChatGPT for Patients: A Comprehensive Study on Atrial Fibrillation Awareness. J Innov Card Rhythm Manag. 2024; 15(7): 5946-49

11.King R, Samaan J, Yeo Y, Mody B, Lombardo D, Ghashghaei R. Appropriateness of ChatGPT in Answering Heart Failure Related Questions. Heart Lung Circ. 2024; 49(10): 102750.

12.Sarraju A, Ouyang D, Itchhaporia D. The Opportunities and Challenges of Large Language Models in Cardiology. JACC Adv. 2023; 2(7):100438.

13.Khalid N, Haider S, Hasnat M, et al. Trends and disparities in prevalence of diagnosed hypertension among U.S. adults from 2019 to 2022. Curr Probl Cardiol. 2024; 49(10):102750.

14.Jo E, Song S, Kim JH, Lim S, Kim JH, Cha JJ, et al. Assessing GPT-4’s Performance in Delivering Medical Advice: Comparative Analysis With Human Experts. JMIR Med Educ. 2024; 10. Doi: 10.2196/51282