Development and validation of machine learning algorithms based on electrocardiograms for cardiovascular diagnoses at the population level
Notice bibliographique
Résumé
Artificial intelligence-enabled electrocardiogram (ECG) algorithms are gaining prominence for the early detection of cardiovascular (CV) conditions, including those not traditionally associated with conventional ECG measures or expert interpretation. This study develops and validates such models for simultaneous prediction of 15 different common CV diagnoses at the population level. We conducted a retrospective study that included 1,605,268 ECGs of 244,077 adult patients presenting to 84 emergency departments or hospitals, who underwent at least one 12-lead ECG from February 2007 to April 2020 in Alberta, Canada, and considered 15 CV diagnoses, as identified by International Classification of Diseases, 10th revision (ICD-10) codes: atrial fibrillation (AF), supraventricular tachycardia (SVT), ventricular tachycardia (VT), cardiac arrest (CA), atrioventricular block (AVB), unstable angina (UA), ST-elevation myocardial infarction (STEMI), non-STEMI (NSTEMI), pulmonary embolism (PE), hypertrophic cardiomyopathy (HCM), aortic stenosis (AS), mitral valve prolapse (MVP), mitral valve stenosis (MS), pulmonary hypertension (PHTN), and heart failure (HF). We employed ResNet-based deep learning (DL) using ECG tracings and extreme gradient boosting (XGB) using ECG measurements. When evaluated on the first ECGs per episode of 97,631 holdout patients, the DL models had an area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) of <80% for 3 CV conditions (PTE, SVT, UA), 80-90% for 8 CV conditions (CA, NSTEMI, VT, MVP, PHTN, AS, AF, HF) and an AUROC > 90% for 4 diagnoses (AVB, HCM, MS, STEMI). DL models outperformed XGB models with about 5% higher AUROC on average. Overall, ECG-based prediction models demonstrated good-to-excellent prediction performance in diagnosing common CV conditions.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,009 | 0,022 |
| 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) | 0,001 | 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 ».