Machine learning for predicting AF ablation outcomes using daily heart rhythm data at baseline
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background While numerous studies have shown that catheter ablation is superior to antiarrhythmic drug (AAD) in treating atrial fibrillation (AF), the long term outcomes have been limited by arrhythmia recurrence. Reliable data and methods to predict ablation outcomes will thus be valuable for treatment planning. Objective To evaluate the utility of machine learning and various types of input variables, viz. patient characteristics at baseline, and daily heart rhythm data recorded prior to ablation for outcome prediction. Methods We acquired permission to analyze data collected from a randomized clinical trial that recorded daily biomeasures from >345 patients who were referred for first catheter ablation due to AF refractory to at least one AAD. After standardizing the dataset, each patient sample is characterized by a set of daily measures, viz. heart rate variability (HRV) and AF burden (AFB), which is the total minutes in AF per day. We next performed comparative analyses on 19 candidate model variants to evaluate each model's ability in identifying patients who were to experience at least one episode of AF recurrence during post-ablation period starting from day 91 up to day 365 post-ablation, per standard guidelines. We examined: i) use of a set of daily biomeasures jointly with baseline sex and age; and ii) observation lengths of the pre-ablation period. We also examined the use of baseline CHA2DS2-VASc scores, left-atrial volume (LAV), atrial diameter, medical history. We conducted multiple sets of 3-fold cross validation (CV) experiments, each fold independently trained a candidate model with 236 samples (two thirds of the dataset) and performed evaluation on the left-out samples. About 50% of cohort belongs to one class. Each fold scored a model and its input variables in terms of sensitivity (SEN), specificity (SPEC), area under receiver operating characteristic curve (AUC), etc. To circumvent risks of overfitting highly parameterized models to our training subset, we shortlisted 19 models that have few hyper-parameters, e.g. stepwise regression, random forest (RF), linear discriminant analysis (LDA). Results CV results demonstrated that LDA and RF gave comparable performances, with RF achieving highest AUC of 0.68±0.06 using 30 days of rhythm data prior to ablation (SEN of 65.9±7.82; SPEC of 66.3±0.57). When observation period extended to 90 days prior, AUC improved to 0.691±0.02. In contrast, use of LAV alone was not adequate to predict outcome (AUC∼0.5), and when combined with all aforementioned baseline variables, the best model achieved AUC of 0.58±0.05. Feature analyses from the trained models suggest that AFB had highest relevance in predicting outcome. Using only daily AFB, RF and LDA respectively achieved AUC of 0.608±0.04 and 0.652±0.04. Conclusions Our results suggest the value of pre-ablation rhythm data for improving outcome-prediction. Future work will validate these findings using large public datasets. Funding Acknowledgement Type of funding source: Public Institution(s). Main funding source(s): Huawei-Data Science Institute Research Program; Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC)
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,015 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».