人工智能辅助心电图技术在二尖瓣环钙化患者中的舒张功能分析

《Mayo Clinic Proceedings》：Diastolic Function From Artificial Intelligence–Derived Electrocardiography in Mitral Annulus Calcification

　　

摘要

目的

本研究旨在评估一种经过验证的、基于人工智能的心电图（AI-ECG）模型在评估左心室舒张功能（LVDF）方面是否能够为二尖瓣环钙化（MAC）显著的患者提供预后风险分层。

方法

我们纳入了2001年9月1日至2023年4月30日期间接受经胸超声心动图和心电图检查的患者，这些患者未被纳入AI-ECG LVDF训练数据集。二尖瓣环钙化的定义基于共识超声心动图标准。根据AI-ECG LVDF算法的评分，患者被分为3个心肌疾病（MD）类别：正常/1级LVDF（MD-1）、2级LVDF（MD-2）和3级LVDF（MD-3）。分析重点关注这一临床特征明显的群体的预后分层。主要终点是全因死亡率。

结果

在2506名二尖瓣环钙化显著的患者中（平均年龄77岁，64.1%为女性），709人（28.3%）被归为MD-1，1510人（60.3%）被归为MD-2，287人（11.5%）被归为MD-3。高级心肌疾病等级与年龄较大、男性性别、左心室射血分数较低、并存疾病较多以及超声心动图参数较差相关。在中位随访时间2.8年内，1059名（42.3%）患者死亡。多变量生存分析显示，即使调整二尖瓣流入舒张压梯度后，MD-2（调整后的风险比，1.40；95%置信区间，1.19至1.64）和MD-3（调整后的风险比，1.52；95%置信区间，1.21至1.92）仍与较高的死亡风险独立相关。

结论

基于AI-ECG LVDF的心肌疾病分级与二尖瓣环钙化显著患者的死亡风险增加独立相关，这凸显了该模型在识别这一临床挑战群体中的高风险患者方面的潜在价值。

章节摘录

方法

AI-ECG LVDF研究纳入了所有在2001年9月1日至2023年4月30日期间进行过至少一次心电图（ECG）和全面经胸超声心动图（TTE）检查的成年人（年龄≥18岁），这些检查测量了舒张功能障碍参数并评估了二尖瓣环钙化情况。当前分析基于研究中测试集的所有患者（n=98,763），其中

研究人群

研究的流程图见图1。最初，从14天时间范围内（两次检查之间相差±1周）确定了219,462名同时接受TTE和12导联ECG检查的患者。其中120,699名患者被纳入AI-ECG LVDF算法的训练和验证数据集，因此被排除在后续分析之外。在剩余的98,763名患者中，有2506名根据TTE评估结果被认定为中度或更严重的二尖瓣环钙化。

讨论

在这项涉及2506名二尖瓣环钙化显著患者的临床应用研究中，AI-ECG LVDF相关的心肌疾病分级为这一常规超声心动图评估困难、预后预测复杂的群体提供了预后分层。AI-ECG LVDF的应用揭示了超出一般人群推荐临界值的超声心动图舒张功能指标的差异。即使在调整了二尖瓣流入舒张压梯度后，AI-ECG LVDF相关的心肌疾病分级仍显示出预后价值。

结论

AI-ECG LVDF相关的心肌疾病分级能够在不考虑基线并存疾病和同时存在的二尖瓣功能障碍的情况下，为二尖瓣环钙化显著的患者提供预后分层。作为一种易于使用且不受操作者影响的工具，AI-ECG LVDF算法可以补充超声心动图在风险分层中的作用。这些发现支持了该模型在临床特征明显的人群中的预后关联性，但仍需进一步研究来评估其校准情况。

潜在的利益冲突

J.K.O.担任美敦力公司瓣膜项目的顾问。P.A.F.、Z.I.A.、E.L.、F.L.-J.和J.K.O.发明了授权给ANUMANA的算法，并可能通过美敦力公司从中获益。M.G.获得了Edwards Lifesciences的机构研究资助。P.A.F.、Z.I.A.、F.L.-J.和S.J.A.是ANUMANA的科学顾问委员会成员。其他作者没有报告任何利益冲突。

作者贡献

G.T.和E.L.分析了数据，制作了图表，并草拟和修订了手稿。E.L.开发了本研究中使用的AI-ECG LVDF评估的神经网络。G.T.和E.L.可以完全访问所有研究数据，并对数据的完整性和数据分析的准确性负责。Y.W.W、S.W.、M.A.、G.C.K.、F.L.-J.、M.G.、M.F.E.、V.T.N.、A.J.D.、S.J.A.、P.A.N、P.A.F.和Z.I.A.参与了解释、图表设计等工作。

伦理声明

梅奥诊所机构审查委员会批准免除了根据45 CFR 46.104d获取知情同意的要求，以及根据适用HIPAA法规免除了健康保险便携性和责任法案（HIPAA）的授权要求。

致谢

大卫·M·C·朱基金会（David M.C. Ju Foundation）这个非营利组织部分支持了这项工作。研究的资助者未参与研究设计、数据收集、数据分析或报告撰写。

加尔·察班（Gal Tsaban）|尹珍·李（Eunjung Lee）|叶翁·王（Yee Weng Wong）|萨缪尔·沃珀尔（Samual Wopperer）|穆罕纳德·阿巴斯（Muhannad Abbasi）|加文·C·凯恩（Garvan C. Kane）|弗朗西斯科·洛佩兹-希门尼斯（Francisco Lopez-Jimenez）|玛伊拉·格雷罗（Mayra Guerrero）|麦克拉姆·F·埃莱德（Mackram F. Eleid）|武伊西莱·T·恩科莫（Vuyisile T. Nkomo）|阿比谢克·J·德什穆克（Abhishek J. Deshmukh）|塞缪尔·J·阿西尔瓦瑟姆（Samuel J. Asirvatham）|彼得·A·诺斯沃西（Peter A. Noseworthy）|保罗·A·弗里德曼（Paul A. Friedman）|扎基·I·阿蒂亚（Zachi I. Attia）| Jae K. Oh

明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所心血管内科