Differentiating Ischemic From Nonischemic T-Wave Inversion Using a Multimodal Vision-Language Model With Reinforcement Learning (ECG-R1): Development and Validation Study
Notice bibliographique
Résumé
<sec> <title>BACKGROUND</title> The differentiation of ischemic from non-ischemic T-wave inversion (TWI) on electrocardiograms (ECGs) is a critical diagnostic challenge in cardiology. The non-specific nature of TWI leads to high false-positive rates, resulting in unnecessary, costly, and risky invasive procedures for patients. Existing deep learning models are often limited by being single-modality "black boxes". </sec> <sec> <title>OBJECTIVE</title> The objective of this study is to develop a novel diagnostic framework designed to address the critical clinical challenge of accurately differentiating ischemic from non-ischemic TWI. By utilizing a multi-modal Vision-Language Model trained with a Reinforcement Learning (RL) paradigm, this study aims to improve diagnostic accuracy and provide interpretable reasoning. </sec> <sec> <title>METHODS</title> We develop ECG-R1, a multi-modal framework using the Qwen2-VL-2B Vision-Language Model to analyze both ECG waveform images and associated clinical text. Instead of SFT, the model is trained using a RL paradigm with the Group Relative Policy Optimization (GRPO) algorithm. The model is trained to generate a structured output containing an explicit reasoning trace and a final "Yes" or "No" answer. A two-component, rule-based reward function is designed to assess both format adherence and diagnostic accuracy. Performance is compared against strong Supervised Fine-Tuning (SFT) baselines. </sec> <sec> <title>RESULTS</title> On a multi-modal dataset of 12,917 cases with TWI, our GRPO model achieves an average accuracy of 74.07%, demonstrating strong generalization with 72.93% accuracy in cross-hospital validation. This result is an improvement of ~24 % over the ~50% diagnostic accuracy of clinicians and 8.2% higher than the best SFT baseline, using ~71% fewer parameters. </sec> <sec> <title>CONCLUSIONS</title> The RL-based ECG-R1 framework successfully differentiates ischemic from non-ischemic TWI and demonstrates significantly better generalization than standard SFT methods. By enhancing diagnostic accuracy and providing interpretable reasoning, this approach offers a more robust and trustworthy tool to support clinical decision-making in cardiology. </sec>
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».