Abstract

Aim To compare the accuracy of predicting an in-hospital fatal outcome for models based on current machine-learning technologies in patients with ischemic heart disease (IHD) after coronary bypass (CB) surgery.Material and methods A retrospective analysis of 866 electronic medical records was performed for patients (685 men and 181 women) who have had a CB surgery for IHD in 2008-2018. Results of clinical, laboratory, and instrumental evaluations obtained prior to the CB surgery were analyzed. Patients were divided into two groups: group 1 included 35 (4 %) patients who died within the first 20 days of CB, and group 2 consisted of 831 (96 %) patients with a beneficial outcome of the surgery. Predictors of the in-hospital fatal outcome were identified by a multistep selection procedure with analysis of statistical hypotheses and calculation of weight coefficients. For construction of models and verification of predictors, machine-learning methods were used, including the multifactorial logistic regression (LR), random forest (RF), and artificial neural networks (ANN). Model accuracy was evaluated by three metrics: area under the ROC curve (AUC), sensitivity, and specificity. Cross validation of the models was performed on test samples, and the control validation was performed on a cohort of patients with IHD after CB, whose data were not used in development of the models.Results The following 7 risk factors for in-hospital fatal outcome with the greatest predictive potential were isolated from the EuroSCORE II scale: ejection fraction (EF) <30 %, EF 30-50 %, age of patients with recent MI, damage of peripheral arterial circulation, urgency of CB, functional class III-IV chronic heart failure, and 5 additional predictors, including heart rate, systolic blood pressure, presence of aortic stenosis, posterior left ventricular (LV) wall relative thickness index (RTI), and LV relative mass index (LVRMI). The models developed by the authors using LR, RF and ANN methods had higher AUC values and sensitivity compared to the classical EuroSCORE II scale. The ANN models including the RTI and LVRMI predictors demonstrated a maximum level of prognostic accuracy, which was illustrated by values of the quality metrics, AUC 93 %, sensitivity 90 %, and specificity 96 %. The predictive robustness of the models was confirmed by results of the control validation.Conclusion The use of current machine-learning technologies allowed developing a novel algorithm for selection of predictors and highly accurate models for predicting an in-hospital fatal outcome after CB.

Highlights

  • Методы машинного обучения в прогнозировании летальных исходов в стационаре у больных ишемической болезнью сердца после коронарного шунтирования

  • Цель исследования Цель исследования: сравнительная оценка точности моделей прогнозирования летального исхода в стационаре у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) после операции коронарного шунтирования (КШ), разработанных на основе современных технологий машинного обучения

  • Current ap‐ plications of big data and machine learning in cardiology

Read more

Summary

Заключение Ключевые слова Для цитирования Автор для переписки

Сравнительная оценка прогностической точности моделей летального исхода в стационаре у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) после коронарного шунтирования (КШ), раз‐ работанных на основе современных технологий машинного обучения. Рабочей группы по реваскуляризации миокарда Европейского общества кардиологов (ESC) и Европейской ассоциации кардиоторакальных хирургов (EACTS) подтверждается, что шкалы EuroSCORE II и STS Score имеют сопоставимую прогностическую ценность в оценке риска летального исхода в стационаре после КШ. Отсутствие «идеальных» прогностических технологий инициирует все большее количество исследований, в которых на основе современных методов машинного обучения реализуются подходы, направленные на совершенствование существующих и разработку новых моделей, стратифицирующих риск летального исхода в стационаре после КШ. Цель исследования Цель исследования: сравнительная оценка точности моделей прогнозирования летального исхода в стационаре у больных ИБС после операции КШ, разработанных на основе современных технологий машинного обучения

Материал и методы Проведен ретроспективный анализ базы данных
Объем выборки
Индекс коморбидности*
Аортальный стеноз*
Экстренная операция КШ
Выборка для валидации
Findings
СП ИСОК Л И Т ЕРАТ У РЫ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call