麻省理工MIT:運用機器學(xué)習(xí)模型分析心電圖 血管致死風(fēng)險評估分類更精準(zhǔn)
RiskCardio系統(tǒng)僅憑患者心電圖開頭15分鐘的數(shù)據(jù)即可評估心血管致死風(fēng)險。DSI
TIMEDOO肽度(微信號:Time-doo)獲悉,美國麻省理工學(xué)院(MIT)電腦科學(xué)和人工智慧實驗室(CSAIL)的研究團隊開發(fā)的RiskCardio系統(tǒng),運用機器學(xué)習(xí)(machine learning)模型分析急性冠心癥(ACS)患者心電圖(ECG)開頭15分鐘的信號以生成風(fēng)險評分(risk score),可對患者心血管致死風(fēng)險提供更正確的評估與分類。
根據(jù)MIT News報道,想方設(shè)法采取預(yù)防性措施以規(guī)避危險、絕望、疾病等風(fēng)險是人類的天性,但人類生理機能的內(nèi)部運作仍是難以掌握。機器學(xué)習(xí)特別擅長于尋找模式,運用于健康照護中對于評估患者風(fēng)險至為關(guān)鍵。此外風(fēng)險評分對醫(yī)師在溝通患者狀況與進行有效照護決策時非常有價值。
RiskCardio系統(tǒng)聚焦于ACS的幸存患者,具備包括心臟缺血或血管阻塞等癥狀。以往的機器學(xué)習(xí)模型在評估死亡風(fēng)險時,曾嘗試運用年齡與體重等患者的外部資訊,或是透過系統(tǒng)專屬的領(lǐng)域知識與專長來協(xié)助選擇模型的各種特性。不過RiskCardio系統(tǒng)只需要患者原始ECG開頭15分鐘的數(shù)據(jù),就可以評估與分類患者因心血管問題而死亡的風(fēng)險。
不過單靠ECG信號來進行風(fēng)險評估并不容易,未來CSAIL的研究團隊希望讓數(shù)據(jù)集(dataset)更具包容性,可將不同的年齡、種族、性別等因素列入考量。此外CSAIL的研究團隊也計劃,對存在許多未標(biāo)簽化或未適當(dāng)標(biāo)簽化數(shù)據(jù)的醫(yī)療案例進行檢視,判斷如何運用RiskCardio系統(tǒng)處理那些資訊,以對較不明確的病例提供評估。
CSAIL的研究團隊透過為1組患者進行風(fēng)險評分來測試RiskCardio系統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)模型,并比較被評估為高風(fēng)險的患者與低風(fēng)險的患者,因心血管問題而死亡的機率相差多少。結(jié)果發(fā)現(xiàn)約1,250位ACS的患者中,有28位在1年內(nèi)因心血管問題而死亡,其中19位是被RiskCardio系統(tǒng)的風(fēng)險評分評估為高風(fēng)險的患者。
被RiskCardio系統(tǒng)評估為高風(fēng)險的患者死于心血管疾病的機會,將近是評估為低風(fēng)險患者的7倍,而被目前最通用的風(fēng)險衡量標(biāo)準(zhǔn)評估為高風(fēng)險的患者死于心血管疾病的機會,則僅是評估為低風(fēng)險患者的3倍,顯見RiskCardio系統(tǒng)更為精準(zhǔn)。不過由于ECG信號極長且輸入模型的數(shù)據(jù)量不斷增加,欲找出數(shù)據(jù)間的關(guān)係也越來越困難。
當(dāng)患者因ACS住院,醫(yī)師首先會依據(jù)醫(yī)療數(shù)據(jù)與各種耗時的檢驗,評估心臟病或心血管致死風(fēng)險以擬定療程。RiskCardio系統(tǒng)的目標(biāo)即是要改善此一風(fēng)險評估程序,ACS患者的ECG開頭15分鐘的信號已有足夠的資訊,可據(jù)以評估患者是否會在30、60、90、365天內(nèi)因心血管問題而死亡。
RiskCardio系統(tǒng)是基于連續(xù)心跳間的變化可有效判斷心血管致死風(fēng)險的理念,CSAIL的研究團隊希望在評估風(fēng)險時能結(jié)合非常長的時間序列(time series),協(xié)助醫(yī)師更準(zhǔn)確、快速的從ACS患者當(dāng)中找出具有高致死風(fēng)險的患者。RiskCardio系統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)模型是以從前的患者研究數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練。
CSAIL的研究團隊首先將患者的ECG信號切分為許多組的連續(xù)心跳,接著根據(jù)患者實際上是否因心血管問題而死亡的結(jié)果,訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型為每一組連續(xù)心跳進行分類并賦予標(biāo)簽,死亡患者的心跳標(biāo)簽為「有風(fēng)險」,生還的心跳標(biāo)簽為「正常」。而當(dāng)RiskCardio系統(tǒng)在評估新患者時,則是將該患者的每一組連續(xù)心跳的預(yù)測取平均值后生成風(fēng)險評分。

