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《柳叶刀临床医学》:人工智能能帮助预测哪些心力衰竭患者会在一年内恶化

更新时间:2026/4/19 16:06:48 浏览次数:93

研究人员开发了一种深度学习模型,可以提前一年预测患者的心力衰竭预后。

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心力衰竭的特征是心肌组织受损,致使液体在人体肺、四肢等部位淤积,该病症为慢性且无法根治,还易引发心律失常、心脏骤停,过去曾采用放血、水蛭等疗法,如今患者虽可通过调整生活方式、服药、安装起搏器等方式治疗,但心衰仍是全球范围内导致发病和死亡的主要原因之一,给医疗体系带来沉重负担,约半数确诊患者会在五年内离世。
麻省理工学院等机构的研究团队合作开发出深度学习模型 PULSE-HF,相关成果发表于《柳叶刀临床医学》,该模型能通过心电图预测心衰患者左心室收缩功能的变化,精准预判左心室射血分数(LVEF)的波动。健康心脏的左心室射血分数为 50%-70%,该模型可预测患者一年内射血分数是否会降至 40% 以下 —— 这是心衰最严重的亚型指标。
PULSE-HF 的核心优势在于预测而非检测,目前尚无其他方法能实现心衰患者未来 LVEF 下降的预判。临床中,该模型可帮助医生优先跟进高风险患者,减少低风险患者的就诊频次和相关检查,还能在农村等医疗资源匮乏地区落地,弥补专业超声医师不足的问题。经测试,该模型在三个不同患者队列中的 AUROC 值达 0.87-0.91,表现优异;研究人员还开发出单导联版本,仅需一个电极即可检测,性能与 12 导联版本持平。
该模型的研发耗时数年且历经多次迭代,团队最大的挑战是心电图、超声心动图数据集的收集、处理与清理。超声心动图文件多为 PDF 格式,转换为文本后易因格式问题难以被模型识别,且临床中的信号伪影等问题也会影响数据质量,虽有复杂方法可过滤数据,但效果有限,研究团队需结合实际用例平衡数据处理的成本与效果。
目前研究团队计划对 PULSE-HF 开展前瞻性研究,在射血分数未知的真实患者群体中进行测试。尽管研发临床人工智能工具面临诸多挑战,甚至可能延长研究人员的博士研究周期,但团队成员认为这份努力极具价值。研究人员表示,机器学习与医疗健康领域的研究有其独特挑战,而利用技术为医疗助力、减轻患者病痛,是对研究时间的宝贵利用,这也是他们深耕该领域的初衷。

参考文献

Forecasting left ventricular systolic dysfunction in heart failure with artificial intelligence


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