《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能系統(tǒng)預(yù)測心臟病比醫(yī)生預(yù)測的更準(zhǔn)確

2019-08-24
關(guān)鍵詞: AI 智能醫(yī)療

  Mayo Clinic的一項研究顯示,通過AI技術(shù)分析心電圖能夠準(zhǔn)確篩查出早期無癥狀左心室功能障礙癥,準(zhǔn)確性要高于其他常見的篩查手段。與此同時,美國斯坦福大學(xué)的一項研究也證實了AI技術(shù)在心臟領(lǐng)域的優(yōu)勢,通過分析監(jiān)測設(shè)備產(chǎn)生的心電數(shù)據(jù),能夠診斷出10種不同類型的心律失常病癥,準(zhǔn)確性甚至一度超過了心內(nèi)科醫(yī)生的診斷。

  在正常情況下,血液由左心房流向左心室,左心室負(fù)責(zé)將含氧血液推入動脈,送往全身各器官,維持人體機能代謝。但當(dāng)左心室功能出現(xiàn)障礙時,心臟排血量將不足以維持全身代謝的需要?;颊咄ǔ霈F(xiàn)呼吸短促、雙下肢水腫等癥狀。

  然而,會有3%~6%的人不會出現(xiàn)任何癥狀,他們即患有無癥狀左心室功能障礙癥,這是一種心力衰竭先兆的表現(xiàn)。這種疾病不僅會降低患者的生活質(zhì)量,還會影響壽命。雖然這種心臟疾病在確診后可以得到有效治療,但目前尚無廉價、無創(chuàng)、無痛的篩查工具供醫(yī)生診斷使用。

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  研究發(fā)現(xiàn),測量B型利鈉肽(B-type natriuretic pepTIde,BNP)水平是篩查無癥狀左心室功能障礙的最佳方式,但BNP的結(jié)果準(zhǔn)確率不高,而且測試時需要抽血。而常見的診斷方法,如超聲心動圖、CT或MRI等,價格昂貴且準(zhǔn)確率也不高。

  相較于以上方式而言,心電圖則是一種更普及、價格更低廉的檢測手段。Mayo Clinic中西部心血管醫(yī)學(xué)部主席Paul Friedman認(rèn)為:“用人工智能對心電圖進(jìn)行數(shù)字化處理,能夠提取隱藏的心臟病新信息。這種方式簡單實惠,對于心臟疾病的診斷及治療具有重要意義?!?/p>

  研究人員認(rèn)為,通過適當(dāng)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在心電圖中精確地檢測出無癥狀左心室功能障礙。研究人員創(chuàng)建一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),從診所數(shù)據(jù)中篩選出62.5萬對匹配的心電圖和超聲心動圖,用其對該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練、驗證和測試。

  結(jié)果表明,AI應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)心電圖分析的敏感性可達(dá)95.6%,特異性達(dá)92.4%,而心內(nèi)科專家診斷的敏感性和特異性分別為86%和85%。因此AI能夠可靠地檢測出無癥狀左心室功能障礙,且準(zhǔn)確性優(yōu)于其他常見的篩查工具。Paul Friedman指出:“這種篩查手段不僅能識別出無癥狀左心室功能障礙,由于AI可以識別出早期細(xì)微的心電圖變化,因此AI技術(shù)還能預(yù)測未來患病的風(fēng)險?!?/p>

  與此同時,斯坦福大學(xué)也嘗試了將心電圖和AI結(jié)合,這次他們瞄準(zhǔn)的是心律失常的診斷。研究人員從心電監(jiān)測設(shè)備中采集了53萬余名患者的9.1萬多條心電圖數(shù)據(jù)樣本。通過一種AI算法來檢測和識別10種不同類型的心律失常,還訓(xùn)練AI算法識別這10種不同類型的心律失常,將正常竇性心律和能增加心律失常發(fā)病率的噪音區(qū)分開。

  通過與心內(nèi)科專家分析的結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)AI具有90%的特異性和敏感性,而心內(nèi)科專家的特異性和敏感性分別為75%和78%。結(jié)果表明深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型診斷心律失常的準(zhǔn)確度超過了醫(yī)生的準(zhǔn)確度。


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