Abstract

Aim. To develop a neural network basis for the design of artificial intelligence software to predict adverse cardiovascular outcomes in the population.Materials and Methods. Neural networks were designed using the database of 1,525 participants of PURE (Prospective Urban Rural Epidemiology Study), an international, multi-center, prospective study investigating disease risk factors in the urban and rural areas. As this study is still ongoing, we analysed only baseline data, therefore switching prognosis and diagnosis task. Because of its leading prevalence among other cardiovascular diseases, arterial hypertension was selected as an adverse outcome. Neural networks were designed employing STATISTICA Automated Neural Networks (SANN) software, manually selected, cross-validated, and transferred to the original graphical user interface software.Results. Input risk factors were gender, age, place of residence, concomitant diseases (i.e., coronary artery disease, chronic heart failure, diabetes mellitus, chronic obstructive pulmonary disease, and asthma), active or passive smoking, regular use of medications, family history of arterial hypertension, coronary artery disease or stroke, heart rate, body mass index, fasting blood glucose and cholesterol, high- and low-density lipoprotein cholesterol, and serum creatinine levels. Our neural networks showed a moderate efficacy in the virtual diagnostics of arterial hypertension (84.5%, or 1,289 successfully predicted outcomes out of 1,525, area under the ROC curve = 0.88), with almost equal sensitivity (83.6%) and specificity (85.3%), and were successfully integrated into graphical user interface that is necessary for the development of the commercial prognostication software. Cross-validation of this neural network on bootstrapped samples of virtual patients demonstrated sensitivity of 82.7 – 84.7%, specificity of 84.5 – 87.3%, and area under the ROC curve of 0.88 – 0.89.Conclusion. The artificial intelligence prognostication software to predict adverse cardiovascular outcomes in the population can be developed by a combination of automated neural network generation and analysis followed by manual selection, cross-validation, and integration into graphical user interface.

Highlights

  • Necessary for the development of the commercial prognostication software

  • Prototyping neural networks to evaluate the risk of adverse cardiovascular outcomes in the population

  • The artificial intelligence prognostication software to predict adverse cardiovascular outcomes in the population can be developed by a combination of automated neural network generation and analysis followed by manual selection, cross-validation, and integration into graphical user interface

Read more

Summary

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

БОГДАНОВ Л.А.*, КОМОССКИЙ Е.А., ВОРОНКОВА В.В., ТОЛСТОШЕЕВ Д.Е., МАРЦЕНЮК Г.В., АГИЕНКО А.С., ИНДУКАЕВА Е.В., ЦЫГАНКОВА Д.П., КУТИХИН А.Г. Разработать научно-технологический процесс конструирования модуля искусственного интеллекта, направленного на анализ вероятности наступления неблагоприятных сердечно-сосудистых исходов в общей популяции. В качестве неблагоприятного исхода было выбрано развитие артериальной гипертензии как самого распространенного сердечно-сосудистого заболевания. Входными параметрами нейронной сети для виртуальной диагностики артериальной гипертензии были личные факторы (пол, возраст, место проживания), сопутствующие заболевания (ишемическая болезнь сердца, хроническая сердечная недостаточность, сахарный диабет, хроническая обструктивная болезнь легких, бронхиальная астма), иные сопутствующие факторы (активное курение, пассивное курение, регулярный прием лекарственных средств), семейные факторы (артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца или инсульт в анамнезе родителей), физиологические параметры (частота сердечных сокращений, индекс массы тела), биохимические параметры (уровень глюкозы и холестерина в плазме крови натощак, уровень липопротеинов высокой и низкой плотности в плазме крови, уровень креатинина в плазме крови). Для цитирования: Богданов Л.А., Комосский Е.А., Воронкова В.В., Толстошеев Д.Е., Марценюк Г.В., Агиенко А.С., Индукаева Е.В., Цыганкова Д.П., Кутихин А.Г.

FUNDAMENTAL AND CLINICAL MEDICINE
Materials and Methods
Conclusion
Цель исследования
Материалы и методы
Результаты и обсуждение
Average rank
Findings
Сведения об авторах
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