人工智能诊断心电图在国外已被广泛研究,但仍有以下不足之处:如研究算法仅采用来自单一心电图机的单导联心电数据,仅仅只能诊断单标签心律失常。然而心律失常复杂多样,临床经验丰富又接受过专业培训的心电生理医生又十分匮乏,准确解读心律失常面临着巨大挑战,亟需研发和设计针对多标签、多机器来源复杂心电图的人工智能诊断模型,以期提高心电图的诊断水平与效率。
年7月,华中医院心血管内科心功能检测中心杨晓云主任医师团队在《LancetDigitalHealt》杂志发表了“基于深度学习的节律或传导异常心电图的多标签智能诊断的队列研究”。年1月1日—年4月30日,该项研究共采集了份来源于多种机器的多标签12导联心电图数据,涵盖了心电图节律(窦房结、心房、房室交接区、心室、心房和心室人工起搏器)与传导异常(房室阻滞、束支阻滞和预激综合征)的21种心律失常心电图,构建了具有15个交替层的卷积神经网络来训练和优化模型,另外采用非重复的份心电图作为测试集验证模型效果。将模型的AUC、F1值、矩阵图等指标与53名工作年限分别为0-6年、7-12年和>12年的心电图医师的解读结果进行对比,发现该模型诊断结果优于不同工作年限心电图医生的诊断水平。
这是国内外首次将深度学习方法用于系统研究包含节律与传导障碍的几乎所有类型的心律失常,从而构建了端到端的基于人工智能的多标签心律失常心电图的自动智能诊断模型。预计不久的将来,该模型将可直接植入心电图机中用于临床提高心电图的诊断水平与效率,也可用于远程医疗与可穿戴式设备的实时诊断和监测。
图1:数据集多标签心电图的比例(a)训练和验证数据集中多标签心电图的比例(b)部分节律心电图中多标签心电图的比例
图2:ROC曲线.三组心血管病专家对于心电图的诊断表现
图3深度学习诊断心律失常的总体表现
参考文献
1.HonglingZhu*,ChengCheng*,HangYin,XingyiLi,PingZuo,JiaDing,FanLin,JingyiWang,BeitongZhou,YongeLi,ShouxingHu,YulongXiong,BinranWang,GuohuaWan,XiaoyunYang#,YeYuan#.AutomaticMulti-LabelECGDiagnosisofimpulseorConductionAbnormalitiesinPatientswithDeepLearningAlgorithm:ACohortStudy.LancetDigitalHealth.
专家简介
杨晓云,华中科技大学同医院主任医师,医学博士,硕士生导师。主要从事心血管疾病的基础研究与临床实践,尤其对不明原因晕厥、起搏器程控、各种心律失常的诊治有较深的研究。-年作为访问学者在慕尼黑工业大学心脏病中心进修学习一年。根据临床经验及实验基础在国内外各级杂志上发表论文数十篇,主编及参编有关心电生理书籍十余本。担任武汉医学会心电生理与起搏分会第1、2届主任委员期间,多次主办了心电学术会议和国家级及省级心电图继续教育项目培训,多次在全国心血管及心电生理大会上作专题报告。先后荣获中国医药生物技术协会心电学技术分会“杰出中青年贡献奖”、“全国优秀心电集体奖”、武汉医学会“先进个人创新奖与管理奖”。
刘彤,医院心脏科主任医师,教授,天津心脏病学研究所副所长,天津医科大学科研处副处长,天津市创新型人才(第一层次),首批天津市津门医学英才。医学博士/博士后(美国Cedars-Sinai医学中心),天津医科大学博士生导师。主要从事心脏起搏与射频消融、心房颤动、肿瘤心脏病学的基础和临床研究。现任中华医学会心脏起搏与电生理分会委员,中华医学会心血管病分会青年委员,国际心电学会(ISE)青年委员,中华医学会心脏起搏与电生理分会中国医师协会心律学专业委员会中青年电生理工作委员会副主任委员,中国心律学会青年委员,中国心电学会委员,中国抗癌协会第一届整合心脏病学分会常务委员。PACE杂志(SCI收录)编委,CardiovasDiagTher杂志(SCI收录)编委,CardiolResPract杂志(SCI收录)特刊主编,中华心律失常学杂志通讯编委,中国心血管病研究杂志青年编委会副主任委员,中华老年心脑血管病杂志编委。
承担国家自然科学基金项目4项,承担天津市自然科学基金重点项目2项,参与国家自然科学基金项目2项,获天津市科技进步奖3项。JACC、Stroke、CardiovascDiabetol、Heart、JAHA、CirculationAE、HeartRhythm等杂志发表第一作者及通讯作者文章余篇,总引用次数次,主编及主译英文专著各1部,副主编专著2部。
谷云飞,郑州医院心内二区主任,副主任医师,郑州大学硕士生导师,现任中华医学会心电生理与起搏分会中国医师协会心律学专委会中青年电生理工作委员会委员,中国医师协会心脏重症委员会青年委员、中国老年保健医学研究会老年心血管分会青年常务委员、中国医促会心律与心电分全国委员、海医会心脏重症委员会河南分会秘书、河南省心电生理与起搏分会射频消融学组委员、河南省生物医学工程学会介入分会委员、河南省卒中学会心律失常房颤委员会委员,河南省房颤中心联盟秘书,洛阳市医学会心血管病分会秘书,《实用心电学杂志》、《中国循证心血管医学杂志》、《医师在线》杂志编委,洛阳心脏网、循环在线