Development of a machine learning model using electrocardiogram signals to improve acute pulmonary embolism screening
Notice bibliographique
Résumé
Aims: Clinical scoring systems for pulmonary embolism (PE) screening have low specificity and contribute to computed tomography pulmonary angiogram (CTPA) overuse. We assessed whether deep learning models using an existing and routinely collected data modality, electrocardiogram (ECG) waveforms, can increase specificity for PE detection. Methods and results: We create a retrospective cohort of 21 183 patients at moderate- to high suspicion of PE and associate 23 793 CTPAs (10.0% PE-positive) with 320 746 ECGs and encounter-level clinical data (demographics, comorbidities, vital signs, and labs). We develop three machine learning models to predict PE likelihood: an ECG model using only ECG waveform data, an EHR model using tabular clinical data, and a Fusion model integrating clinical data and an embedded representation of the ECG waveform. We find that a Fusion model [area under the receiver-operating characteristic curve (AUROC) 0.81 ± 0.01] outperforms both the ECG model (AUROC 0.59 ± 0.01) and EHR model (AUROC 0.65 ± 0.01). On a sample of 100 patients from the test set, the Fusion model also achieves greater specificity (0.18) and performance (AUROC 0.84 ± 0.01) than four commonly evaluated clinical scores: Wells' Criteria, Revised Geneva Score, Pulmonary Embolism Rule-Out Criteria, and 4-Level Pulmonary Embolism Clinical Probability Score (AUROC 0.50-0.58, specificity 0.00-0.05). The model is superior to these scores on feature sensitivity analyses (AUROC 0.66-0.84) and achieves comparable performance across sex (AUROC 0.81) and racial/ethnic (AUROC 0.77-0.84) subgroups. Conclusion: Synergistic deep learning of ECG waveforms with traditional clinical variables can increase the specificity of PE detection in patients at least at moderate suspicion for PE.
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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 | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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) | 0,001 | 0,001 |
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 ».