麻省理工MIT:運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)模型分析心電圖 血管致死風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分類更精準(zhǔn)
RiskCardio系統(tǒng)僅憑患者心電圖開頭15分鐘的數(shù)據(jù)即可評(píng)估心血管致死風(fēng)險(xiǎn)。DSI
TIMEDOO肽度(微信號(hào):Time-doo)獲悉,美國麻省理工學(xué)院(MIT)電腦科學(xué)和人工智慧實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的RiskCardio系統(tǒng),運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning)模型分析急性冠心癥(ACS)患者心電圖(ECG)開頭15分鐘的信號(hào)以生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分(risk score),可對(duì)患者心血管致死風(fēng)險(xiǎn)提供更正確的評(píng)估與分類。
根據(jù)MIT News報(bào)道,想方設(shè)法采取預(yù)防性措施以規(guī)避危險(xiǎn)、絕望、疾病等風(fēng)險(xiǎn)是人類的天性,但人類生理機(jī)能的內(nèi)部運(yùn)作仍是難以掌握。機(jī)器學(xué)習(xí)特別擅長于尋找模式,運(yùn)用于健康照護(hù)中對(duì)于評(píng)估患者風(fēng)險(xiǎn)至為關(guān)鍵。此外風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)醫(yī)師在溝通患者狀況與進(jìn)行有效照護(hù)決策時(shí)非常有價(jià)值。
RiskCardio系統(tǒng)聚焦于ACS的幸存患者,具備包括心臟缺血或血管阻塞等癥狀。以往的機(jī)器學(xué)習(xí)模型在評(píng)估死亡風(fēng)險(xiǎn)時(shí),曾嘗試運(yùn)用年齡與體重等患者的外部資訊,或是透過系統(tǒng)專屬的領(lǐng)域知識(shí)與專長來協(xié)助選擇模型的各種特性。不過RiskCardio系統(tǒng)只需要患者原始ECG開頭15分鐘的數(shù)據(jù),就可以評(píng)估與分類患者因心血管問題而死亡的風(fēng)險(xiǎn)。
不過單靠ECG信號(hào)來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并不容易,未來CSAIL的研究團(tuán)隊(duì)希望讓數(shù)據(jù)集(dataset)更具包容性,可將不同的年齡、種族、性別等因素列入考量。此外CSAIL的研究團(tuán)隊(duì)也計(jì)劃,對(duì)存在許多未標(biāo)簽化或未適當(dāng)標(biāo)簽化數(shù)據(jù)的醫(yī)療案例進(jìn)行檢視,判斷如何運(yùn)用RiskCardio系統(tǒng)處理那些資訊,以對(duì)較不明確的病例提供評(píng)估。
CSAIL的研究團(tuán)隊(duì)透過為1組患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分來測試RiskCardio系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型,并比較被評(píng)估為高風(fēng)險(xiǎn)的患者與低風(fēng)險(xiǎn)的患者,因心血管問題而死亡的機(jī)率相差多少。結(jié)果發(fā)現(xiàn)約1,250位ACS的患者中,有28位在1年內(nèi)因心血管問題而死亡,其中19位是被RiskCardio系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分評(píng)估為高風(fēng)險(xiǎn)的患者。
被RiskCardio系統(tǒng)評(píng)估為高風(fēng)險(xiǎn)的患者死于心血管疾病的機(jī)會(huì),將近是評(píng)估為低風(fēng)險(xiǎn)患者的7倍,而被目前最通用的風(fēng)險(xiǎn)衡量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估為高風(fēng)險(xiǎn)的患者死于心血管疾病的機(jī)會(huì),則僅是評(píng)估為低風(fēng)險(xiǎn)患者的3倍,顯見RiskCardio系統(tǒng)更為精準(zhǔn)。不過由于ECG信號(hào)極長且輸入模型的數(shù)據(jù)量不斷增加,欲找出數(shù)據(jù)間的關(guān)係也越來越困難。
當(dāng)患者因ACS住院,醫(yī)師首先會(huì)依據(jù)醫(yī)療數(shù)據(jù)與各種耗時(shí)的檢驗(yàn),評(píng)估心臟病或心血管致死風(fēng)險(xiǎn)以擬定療程。RiskCardio系統(tǒng)的目標(biāo)即是要改善此一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序,ACS患者的ECG開頭15分鐘的信號(hào)已有足夠的資訊,可據(jù)以評(píng)估患者是否會(huì)在30、60、90、365天內(nèi)因心血管問題而死亡。
RiskCardio系統(tǒng)是基于連續(xù)心跳間的變化可有效判斷心血管致死風(fēng)險(xiǎn)的理念,CSAIL的研究團(tuán)隊(duì)希望在評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)時(shí)能結(jié)合非常長的時(shí)間序列(time series),協(xié)助醫(yī)師更準(zhǔn)確、快速的從ACS患者當(dāng)中找出具有高致死風(fēng)險(xiǎn)的患者。RiskCardio系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型是以從前的患者研究數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。
CSAIL的研究團(tuán)隊(duì)首先將患者的ECG信號(hào)切分為許多組的連續(xù)心跳,接著根據(jù)患者實(shí)際上是否因心血管問題而死亡的結(jié)果,訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型為每一組連續(xù)心跳進(jìn)行分類并賦予標(biāo)簽,死亡患者的心跳標(biāo)簽為「有風(fēng)險(xiǎn)」,生還的心跳標(biāo)簽為「正?!埂6?dāng)RiskCardio系統(tǒng)在評(píng)估新患者時(shí),則是將該患者的每一組連續(xù)心跳的預(yù)測取平均值后生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分。

