AI-ECG performance in detecting left ventricular systolic dysfunction and predicting death in Chagas disease patients: SaMi-Trop project
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Ventricular systolic dysfunction (LVSD) is the main predictor of mortality in Chagas disease (ChD). Although LVSD can be treated with affordable medications that enhance both symptoms and survival, its diagnosis necessitates advanced imaging tests, which are often unavailable in resource-limited settings. Recently, artificial intelligence (AI) models applied to an electrocardiogram (ECG) have shown promise in detecting LVSD and assessing disease progression, acting as digital biomarkers and offering the potential for screening tools. Purpose This study aims to evaluate the performance of an AI-ECG model in detecting LVSD and predicting mortality in patients with ChD. Specifically, we will fine-tune the AI-ECG model to improve LVSD identification and update the previously published mortality score (JAHA) by replacing NT-proBNP with AI-ECG to assess mortality risk. Methods This study was conducted with patients from the SaMi-Trop project, a prospective cohort of individuals seropositive for ChD from 21 municipalities in Minas Gerais, an endemic region of Brazil. The baseline assessment occurred in 2013–2014, with follow-ups in 2015–2016 (FU1) and 2022–2023 (FU2). The AI-ECG model was fine-tuned using a dataset with an 8% low ejection fraction prevalence. The model was trained with a binary cross-entropy loss function, a batch size of 128, and an Adam optimizer with a learning rate of 0.001. The area under the curve (AUC) was calculated for validation. The fine-tuned model, parsed into 2-second ECG windows, was applied to two waves of the SaMi-Trop cohort: Baseline (4,701 ECGs from 1,906 patients) and FU1 (2,324 ECGs from 1,059 patients). The association between AI-detected LVSD (AI-LVSD) and mortality was assessed using Cox proportional hazard models. Results The fine-tuned AI-LVSD model achieved an AUC of 0.88 (95% CI: 0.78–0.97) in detecting LVSD. When updating the JAHA mortality score, AI-LVSD replaced NT-proBNP with a stronger association with mortality risk, yielding hazard ratios (HR) of 4.5 (95% CI: 3,0–6.8) for two-year mortality and 4.3 (95% CI: 3.4–5.5) for overall mortality. Additionally, when incorporated into a simplified hazard model alongside age and NYHA class, AI-LVSD emerged as a strong biomarker for mortality risk, with hazard ratios of 5.4 (95% CI: 3.7–7.8) for two-year mortality and 4.9 (95% CI: 4.0–6.1) for overall mortality (Figure 1). Conclusion The AI-ECG model accurately identified LVSD for screening purposes and effectively replaced NT-proBNP in a simplified mortality risk model for Chagas disease. This tool can potentially enhance early detection and risk stratification, particularly in remote areas with limited access to advanced diagnostic resources.Figure 01.Cox proportional hazard model
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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 | 0,000 |
| 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 ».