Machine Learning Model Based on Transthoracic Bioimpedance and Heart Rate Variability for Lung Fluid Accumulation Detection: Prospective Clinical Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Accumulation of excess body fluid and autonomic dysregulation are clinically important characteristics of acute decompensated heart failure. We hypothesized that transthoracic bioimpedance, a noninvasive, simple method for measuring fluid retention in lungs, and heart rate variability, an assessment of autonomic function, can be used for detection of fluid accumulation in patients with acute decompensated heart failure. OBJECTIVE: We aimed to evaluate the performance of transthoracic bioimpedance and heart rate variability parameters obtained using a fluid accumulation vest with carbon black-polydimethylsiloxane dry electrodes in a prospective clinical study (System for Heart Failure Identification Using an External Lung Fluid Device; SHIELD). METHODS: We computed 15 parameters: 8 were calculated from the model to fit Cole-Cole plots from transthoracic bioimpedance measurements (extracellular, intracellular, intracellular-extracellular difference, and intracellular-extracellular parallel circuit resistances as well as fitting error, resonance frequency, tissue heterogeneity, and cellular membrane capacitance), and 7 were based on linear (mean heart rate, low-frequency components of heart rate variability, high-frequency components of heart rate variability, normalized low-frequency components of heart rate variability, normalized high-frequency components of heart rate variability) and nonlinear (principal dynamic mode index of sympathetic function, and principal dynamic mode index of parasympathetic function) analysis of heart rate variability. We compared the values of these parameters between 3 participant data sets: control (n=32, patients who did not have heart failure), baseline (n=23, patients with acute decompensated heart failure taken at the time of admittance to the hospital), and discharge (n=17, patients with acute decompensated heart failure taken at the time of discharge from hospital). We used several machine learning approaches to classify participants with fluid accumulation (baseline) and without fluid accumulation (control and discharge), termed with fluid and without fluid groups, respectively. RESULTS: : P=.001), indicating that a higher volume of fluids accumulated in the lungs of patients with heart failure. A cubic support vector machine model using the 5 parameters achieved an accuracy of 92% for with fluid and without fluid group classification. The transthoracic bioimpedance parameters were related to intra- and extracellular fluid, whereas the heart rate variability parameters were mostly related to sympathetic activation. CONCLUSIONS: This is useful, for instance, for an in-home diagnostic wearable to detect fluid accumulation. Results suggest that fluid accumulation, and subsequently acute decompensated heart failure detection, could be performed using transthoracic bioimpedance and heart rate variability measurements acquired with a wearable vest.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».