Development and validation of echocardiography-based machine-learning models to predict mortality
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Echocardiography (echo) based machine learning (ML) models may be useful in identifying patients at high-risk of all-cause mortality. METHODS: We developed ML models (ResNet deep learning using echo videos and CatBoost gradient boosting using echo measurements) to predict 1-year, 3-year, and 5-year mortality. Models were trained on the Mackay dataset, Taiwan (6083 echos, 3626 patients) and validated in the Alberta HEART dataset, Canada (997 echos, 595 patients). We examined the performance of the models overall, and in subgroups (healthy controls, at risk of heart failure (HF), HF with reduced ejection fraction (HFrEF) and HF with preserved ejection fraction (HFpEF)). We compared the models' performance to the MAGGIC risk score, and examined the correlation between the models' predicted probability of death and baseline quality of life as measured by the Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ). FINDINGS: Mortality rates at 1-, 3- and 5-years were 14.9%, 28.6%, and 42.5% in the Mackay cohort, and 3.0%, 10.3%, and 18.7%, in the Alberta HEART cohort. The ResNet and CatBoost models achieved area under the receiver-operating curve (AUROC) between 85% and 92% in internal validation. In external validation, the AUROCs for the ResNet (82%, 82%, and 78%) were significantly better than CatBoost (78%, 73%, and 75%), for 1-, 3- and 5-year mortality prediction respectively, with better or comparable performance to the MAGGIC score. ResNet models predicted higher probability of death in the HFpEF and HFrEF (30%-50%) subgroups than in controls and at risk patients (5%-20%). The predicted probabilities of death correlated with KCCQ scores (all p < 0.05). INTERPRETATION: Echo-based ML models to predict mortality had good internal and external validity, were generalizable, correlated with patients' quality of life, and are comparable to an established HF risk score. These models can be leveraged for automated risk stratification at point-of-care. FUNDING: Funding for Alberta HEART was provided by an Alberta Innovates - Health Solutions Interdisciplinary Team Grant no. AHFMRITG 200801018. P.K. holds a Canadian Institutes of Health Research (CIHR) Sex and Gender Science Chair and a Heart & Stroke Foundation Chair in Cardiovascular Research. A.V. and V.S. received funding from the Mitacs Globalink Research Internship.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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) | 0,000 | 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 ».