Predicting cardiac disease from interactions of simultaneously-acquired hemodynamic and cardiac signals
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND AND OBJECTIVE: Coronary artery disease (CAD) and heart failure are the most common cardiovascular diseases. Non-invasive diagnostic testing for CAD requires radiation, heart rate acceleration, and imaging infrastructure. Early detection of left ventricular dysfunction is critical in heart failure management, the best measure of which is an elevated left ventricular end-diastolic pressure (LVEDP) that can only be measured using invasive cardiac catheterization. There exists a need for non-invasive, safe, and fast diagnostic testing for CAD and elevated LVEDP. This research employs nonlinear dynamics to assess for significant CAD and elevated LVEDP using non-invasively acquired photoplethysmographic (PPG) and three-dimensional orthogonal voltage gradient (OVG) signals. PPG (variations of the blood volume perfusing the tissue) and OVG (mechano-electrical activity of the heart) signals represent the dynamics of the cardiovascular system. METHODS: PPG and OVG were simultaneously acquired from two cohorts, (i) symptomatic subjects that underwent invasive cardiac catheterization, the gold standard test (408 CAD positive with stenosis≥ 70% and 186 with LVEDP≥ 20 mmHg) and (ii) asymptomatic healthy controls (676). A set of Poincaré-based synchrony features were developed to characterize the interactions between the OVG and PPG signals. The extracted features were employed to train machine learning models for CAD and LVEDP. Five-fold cross-validation was used and the best model was selected based on the average area under the receiver operating characteristic curve (AUC) across 100 runs, then assessed using a hold-out test set. RESULTS: The Elastic Net model developed on the synchrony features can effectively classify CAD positive subjects from healthy controls with an average validation AUC=0.90±0.03 and an AUC= 0.89 on the test set. The developed model for LVEDP can discriminate subjects with elevated LVEDP from healthy controls with an average validation AUC=0.89±0.03 and an AUC=0.89 on the test set. The feature contributions results showed that the selection of a proper registration point for Poincaré analysis is essential for the development of predictive models for different disease targets. CONCLUSIONS: Nonlinear features from simultaneously-acquired signals used as inputs to machine learning can assess CAD and LVEDP safely and accurately with an easy-to-use, portable device, utilized at the point-of-care without radiation, contrast, or patient preparation.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».