RU2650039C1 - Method for prediction of risk of ventricular tachycardia paroxysms development in patients in first days of myocardial infarction - Google Patents
Method for prediction of risk of ventricular tachycardia paroxysms development in patients in first days of myocardial infarction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650039C1 RU2650039C1 RU2017103855A RU2017103855A RU2650039C1 RU 2650039 C1 RU2650039 C1 RU 2650039C1 RU 2017103855 A RU2017103855 A RU 2017103855A RU 2017103855 A RU2017103855 A RU 2017103855A RU 2650039 C1 RU2650039 C1 RU 2650039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- risk
- development
- ventricular tachycardia
- neurons
- patients
- Prior art date
Links
- 206010047302 ventricular tachycardia Diseases 0.000 title claims abstract description 38
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000011161 development Methods 0.000 title abstract description 19
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 claims abstract description 14
- 210000005240 left ventricle Anatomy 0.000 claims abstract description 10
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 4
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 claims 1
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 abstract description 7
- 206010049418 Sudden Cardiac Death Diseases 0.000 abstract description 6
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 2
- 206010010947 Coordination abnormal Diseases 0.000 abstract 1
- 230000003205 diastolic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 102000004420 Creatine Kinase Human genes 0.000 description 5
- 108010042126 Creatine kinase Proteins 0.000 description 5
- 206010047281 Ventricular arrhythmia Diseases 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000002763 arrhythmic effect Effects 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 3
- 208000009042 Anterior Wall Myocardial Infarction Diseases 0.000 description 2
- 206010000891 acute myocardial infarction Diseases 0.000 description 2
- 201000009658 anterolateral myocardial infarction Diseases 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 208000031225 myocardial ischemia Diseases 0.000 description 2
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 206010007556 Cardiac failure acute Diseases 0.000 description 1
- 206010063837 Reperfusion injury Diseases 0.000 description 1
- 206010042434 Sudden death Diseases 0.000 description 1
- 208000007814 Unstable Angina Diseases 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 1
- 208000037849 arterial hypertension Diseases 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 206010020871 hypertrophic cardiomyopathy Diseases 0.000 description 1
- 201000004332 intermediate coronary syndrome Diseases 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000007477 logistic regression Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 238000010837 poor prognosis Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 1
- 208000003663 ventricular fibrillation Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разделу медицины, а именно к кардиологии. Оно позволяет прогнозировать вероятность развития потенциально опасных для жизни пациентов пароксизмов желудочковой тахикардии (ЖТ) с применением оригинальной математической модели искусственных нейронных сетей (ИНС) и может быть использовано для стратификации риска внезапной сердечной смерти (ВСС) и неблагоприятного прогноза у больных инфарктом миокарда (ИМ). Модель ИНС строится на основании клинико-анамнестических и лабораторных данных пациента, а также результатов холтеровского мониторирования (ХМ) и эхокардиографии (эхо-КГ).The invention relates to the field of medicine, namely to cardiology. It allows predicting the likelihood of developing potentially life-threatening paroxysms of ventricular tachycardia (VT) using an original mathematical model of artificial neural networks (ANNs) and can be used to stratify the risk of sudden cardiac death (SCD) and poor prognosis in patients with myocardial infarction (MI) . The ANN model is built on the basis of the patient's clinical and medical history and laboratory data, as well as the results of Holter monitoring (HM) and echocardiography (echocardiography).
Известен способ прогнозирования тяжести аритмического синдрома при ИМ [Логачева И.В., Пономарев С.Б., Баранцева Н.Г. Патент №2518133 RU, кл. А61B 5/0402], заключающийся в том, что у больного, перенесшего ИМ, проводят суточное мониторирование электрокардиограммы (ЭКГ), оценивают стандартное отклонение средних значений кардиоинтервалов, отношение волн низкой и высокой частоты и вариабельность интервала QT, проводят эхо-КГ с определением фракции выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ). На основании полученных результатов прогнозируют развитие аритмического синдрома. Способ позволяет оценить тяжесть аритмического синдрома с более высокой точностью без проведения нагрузочных проб.A known method for predicting the severity of arrhythmic syndrome in MI [Logacheva IV, Ponomarev SB, Barantseva NG Patent No. 2518133 RU, cl. A61B 5/0402], which consists in the fact that the patient who underwent MI undergoes daily monitoring of the electrocardiogram (ECG), assesses the standard deviation of the average values of cardio intervals, the ratio of low and high frequency waves and the variability of the QT interval, conducts echo-KG with the determination of the fraction ejection (EF) of the left ventricle (LV). Based on the results obtained, the development of an arrhythmic syndrome is predicted. The method allows to assess the severity of the arrhythmic syndrome with higher accuracy without stress tests.
Недостатком данного способа является необходимость дополнительного определения вариабельности ритма сердца и вариабельности интервала QT при анализе данных ХМ.The disadvantage of this method is the need for additional determination of heart rate variability and QT interval variability in the analysis of XM data.
Известен способ прогнозирования развития ВСС и устойчивой ЖТ у больных, перенесших ИМ, с использованием алгоритма ИНС [Noninvasive prediction of sudden death and sustained ventricular tachycardia after acute myocardial infarction using a neural network algorithm. Zoni-Berisso M., Molini D., Viani S. Ital Heart J. 2001 Aug; 2 (8): 612-20], заключающийся в том, что для прогнозирования развития ВСС и злокачественных желудочковых аритмий (ЖА) у больных, перенесших ИМ, используют алгоритм математической модели ИНС, включающий такие клинико-функциональные параметры, как острая левожелудочковая недостаточность во время госпитального периода, нарушение локальной сократимости ЛЖ, сниженная ФВ ЛЖ, наличие блокады ножек пучка Гиса на ЭКГ, наличие поздних потенциалов желудочков (ППЖ) и синдрома ранней реполяризации желудочков.A known method for predicting the development of SCD and stable VT in patients after MI using the ANN algorithm [Noninvasive prediction of sudden death and sustained ventricular tachycardia after acute myocardial infarction using a neural network algorithm. Zoni-Berisso M., Molini D., Viani S. Ital Heart J. 2001 Aug; 2 (8): 612-20], which consists in the fact that to predict the development of SCD and malignant ventricular arrhythmias (VA) in patients after MI, they use the algorithm of the mathematical model of ANN, which includes such clinical and functional parameters as acute left ventricular failure during the period of the hospital period, the violation of local LV contractility, decreased LVEF, the presence of blockade of the legs of the bundle of His on an ECG, the presence of late ventricular potentials (PCV) and early ventricular repolarization syndrome.
Недостатком данного способа является необходимость проведения дополнительных функциональных исследований, в частотности сигнал-усредненной ЭКГ для оценки ППЖ.The disadvantage of this method is the need for additional functional studies, in the frequency of the signal-averaged ECG for assessing PCa.
Прототипом заявляемого способа может считаться способ определения вероятности развития ЖА у больных, направленных на КАГ [Предикторы желудочковых аритмий высоких градаций у пациентов, направленных на коронарную ангиографию. Кузнецов В.А, Юркина Ю.А., Тодосийчук В.В., и соавт. Кардиология. - 2014; 8: 44-48], согласно которому в качестве математической модели расчета предикторов ЖА у пациентов, направленных на КАГ, применяют математический метод логистической регрессии. В качестве предикторов ЖА используются три клинико-функциональных параметра - ФВ ЛЖ (EF), диаметр ЛЖ (LV) и возраст больного. Вероятность развития ЖА (Р) рассчитывается при точке разделения 0,212 и имеет вид 4,216+(-0,048)×EF+0,082×LV+0,032×возраст.The prototype of the proposed method can be considered a method for determining the likelihood of developing LA in patients aimed at CAG [Predictors of ventricular arrhythmias of high gradations in patients aimed at coronary angiography. Kuznetsov V.A., Yurkina Yu.A., Todosiychuk V.V., et al. Cardiology. - 2014; 8: 44-48], according to which the mathematical method of logistic regression is used as a mathematical model for calculating FA predictors in patients aimed at CAG. Three clinical and functional parameters — LVEF (EF), LV diameter (LV), and patient age — are used as predictors of VA. The likelihood of developing LA (P) is calculated at a separation point of 0.212 and has the form 4.216 + (- 0.048) × EF + 0.082 × LV + 0.032 × age.
К недостаткам данного способа могут быть отнесены: недостаточное количество клинико-функциональных параметров, взятых для расчета вероятности развития ЖА, его низкая специфичность (49,5%), довольно громоздкая формула расчета, что снижает возможность его использоваться в повседневной врачебной практике. Кроме того, метод не позволяет оценить вероятность развития ЖТ у больных в остром периоде ИМ.The disadvantages of this method can be attributed to: an insufficient number of clinical and functional parameters taken to calculate the likelihood of developing LA, its low specificity (49.5%), and a rather cumbersome calculation formula, which reduces the possibility of its use in everyday medical practice. In addition, the method does not allow to assess the likelihood of development of VT in patients in the acute period of MI.
Целью заявляемого способа является использование оригинальной математической модели ИНС в прогнозировании риска развития ЖТ у больных в первые сутки ИМ с учетом клинико-функциональных параметров.The aim of the proposed method is the use of the original mathematical model of ANN in predicting the risk of development of VT in patients on the first day of myocardial infarction taking into account clinical and functional parameters.
Известно, что в 20% случаев ИМ с подъемом сегмента ST сопровождается развитием жизнеугрожающих ЖА, которые ассоциированы с увеличением госпитальной летальности [Sustained ventricular arrhythmias and mortality among patients with acute myocardial infarction: results from CUSTO-III trial. Al-Khatib S.M., Stebbins A.L., Califf R.M, Lee KL et al. Am Heart J. 2003 Mar; 145 (3): 515-521]. Поэтому особого внимания заслуживают вопросы прогнозирования ЖА в раннем периоде ИМ.It is known that in 20% of cases, MI with ST segment elevation is accompanied by the development of life-threatening VA, which are associated with an increase in hospital mortality [Sustained ventricular arrhythmias and mortality among patients with acute myocardial infarction: results from CUSTO-III trial. Al-Khatib S.M., Stebbins A.L., Califf R.M., Lee KL et al. Am Heart J. 2003 Mar; 145 (3): 515-521]. Therefore, special attention is paid to the questions of predicting FAs in the early period of MI.
Прогностическое значение пароксизмов ЖТ, зарегистрированных в госпитальном периоде ИМ, было оценено в ряде клинических работ. Так, по данным одного из последних исследований [Outcome of contemporary acute coronary syndrome complicated by ventricular tachyarrhythmias. Orvin K, Eisen A, Goldenberg I et al. Europace. 2016 Feb; 18 (2): 219-26], наличие ЖТ и\или фибрилляции желудочков (ФЖ) в госпитальном периоде заболевания, было связано с более высоким уровнем госпитальной, 30-дневной и 1-годичной смертности. Долгосрочный риск был ассоциирован с наличием на госпитальном этапе именно пароксизмов ЖТ, но не ФЖ.The prognostic value of VT paroxysms recorded in the hospital period of MI was evaluated in a number of clinical works. So, according to one of the latest studies [Outcome of contemporary acute coronary syndrome complicated by ventricular tachyarrhythmias. Orvin K, Eisen A, Goldenberg I et al. Europace. 2016 Feb; 18 (2): 219-26], the presence of VT and / or ventricular fibrillation (VF) in the hospital period of the disease was associated with a higher level of hospital, 30-day and 1-year mortality. Long-term risk was associated with the presence at the hospital stage of precisely paroxysms of VT, but not VF.
Для врачей клинической практики актуальной задачей является поиск факторов, способных достоверно предсказывать развитие ЖТ у больных в остром периоде ИМ. По данным Piccini J.Р. с соавт.[Sustained ventricular tachycardia and ventricular fibrillation complicating non-ST-segment-elevation acute coronary syndromes. Piccini JP, White JA, Mehta RH et al. Circulation. 2012 Jul 3; 126 (1):41-9] ЖТ и\или ФЖ у больных ИМ были ассоциированы с развитием ранней сердечной недостаточности, низкой ФВ ЛЖ - менее 30%, наличием многососудистого поражения коронарного русла.For clinicians, the urgent task is to find factors that can reliably predict the development of VT in patients in the acute period of MI. According to Piccini J.P. et al. [Sustained ventricular tachycardia and ventricular fibrillation complicating non-ST-segment-elevation acute coronary syndromes. Piccini JP, White JA, Mehta RH et al. Circulation. 2012 Jul 3; 126 (1): 41-9] VT and / or VF in patients with myocardial infarction were associated with the development of early heart failure, low LVEF - less than 30%, and the presence of a multivascular lesion of the coronary channel.
Результаты другого исследования [Incidence of ventricular arrhythmia and associated patient outcomes in hospitalized acute coronary syndrome patients in Saudi Arabia: findings from the registry of the Saudi Project for Assessment of Acute Coronary Syndrome (SPACE). Hersi AS1, Alhabib KF, AlFaleh HF et al. Ann Saudi Med. 2012 Jul-Aug; 32 (4): 372-7] свидетельствуют, что мужской пол, наличие признаков острой сердечной недостаточности (класс Killip >1), значения систолического артериального давления (САД) менее 90 мм рт.ст. являются независимыми предикторами развития пароксизмов ЖТ и\или ФЖ у больных ИМ. Кроме того, наличие у больных ИМ ЖТ по данным ХМ ассоциировано с более высокими уровнями пиковых значений КФК и МВ-КФК, более частой встречаемостью Q-волнового ИМ [Влияние наличия предынфарктной стенокардии на аритмии в остром периоде инфаркта миокарда: оценка методом холтеровского мониторирования. Лыкасова Е.А., Пак Ю.А., Тодосийчук В.В., Кузнецов В.А. Вестник аритмологии 2008; 50: 27-31], что убедительно свидетельствует о взаимосвязи ЖТ с выраженностью ишемического-реперфузионного повреждения миокарда.Results from another study [Incidence of ventricular arrhythmia and associated patient outcomes in hospitalized acute coronary syndrome patients in Saudi Arabia: findings from the registry of the Saudi Project for Assessment of Acute Coronary Syndrome (SPACE). Hersi AS 1 , Alhabib KF, AlFaleh HF et al. Ann Saudi Med. 2012 Jul-Aug; 32 (4): 372-7] indicate that the male gender, the presence of signs of acute heart failure (Killip class> 1), systolic blood pressure (SBP) values of less than 90 mm Hg are independent predictors of the development of paroxysms of VT and / or VF in patients with myocardial infarction. In addition, the presence of VT in patients with myocardial infarction according to ChM is associated with higher levels of peak values of CPK and MV-CPK, more frequent occurrence of Q-wave myocardial infarction [Effect of the presence of preinfarction angina pectoris on arrhythmias in the acute period of myocardial infarction: assessment by Holter monitoring. Lykasova E.A., Pak Yu.A., Todosiychuk V.V., Kuznetsov V.A. Bulletin of Arrhythmology 2008; 50: 27-31], which convincingly indicates the relationship of VT with the severity of ischemic reperfusion damage to the myocardium.
В настоящее время отсутствуют эффективные способы выявления и прогнозирования развития злокачественных ЖА в популяции больных ИМ, следовательно, одной из важнейших задач, которая стоит перед современным клиницистом, является проведение стратификации риска развития жизнеугрожающих ЖА. Под стратификацией риска понимают выделение комплекса факторов, связанных с повышенной вероятностью развития каких-либо осложнений [Elliot P. Investigation and treatment of hypertrophic cardiomyopathy. Clin Med 2007; 7: 383-7]. Существующие в настоящее время эффективные методы профилактики ВСС у больных с ЖТ позволили бы продлить жизнь этих пациентов и принципиально изменить их прогноз. Одной из наиболее достоверных и воспроизводимых методик, позволяющих выявить наличие, определить характер и количество ЖТ, является ХМ - длительная, как правило в течение суток, цифровая запись ЭКГ на носимый регистратор с последующим врачебным анализом полученных результатов. Однако проведение ХМ в первые сутки ИМ не всегда доступно. В связи с этим актуальной задачей является выявление клинико-функциональных параметров, которые могли бы служить предикторами развития ЖТ у больных ИМ.Currently, there are no effective methods for identifying and predicting the development of malignant FAs in the population of patients with MI, therefore, one of the most important tasks facing a modern clinician is stratification of the risk of developing life-threatening FAs. Risk stratification refers to the isolation of a complex of factors associated with an increased likelihood of developing any complications [Elliot P. Investigation and treatment of hypertrophic cardiomyopathy. Clin Med 2007; 7: 383-7]. Existing effective methods of preventing SCD in patients with VT would extend the life of these patients and fundamentally change their prognosis. One of the most reliable and reproducible methods to detect the presence, determine the nature and quantity of VT is XM - a long-term, usually within a day, digital recording of an ECG on a portable recorder with subsequent medical analysis of the results. However, XM on the first day of MI is not always available. In this regard, the urgent task is to identify clinical and functional parameters that could serve as predictors of VT development in patients with MI.
Очевидно, что для решения таких трудноформализируемых задач, к которым, в частности, сводятся многие проблемы медицины, могут быть использованы современные нейросетевые технологии. Это связано с тем, что исследователю часто предоставлено большое количество разнородного фактического материала, для которого еще не создана математическая модель. Одним из наиболее удобных инструментов для решения подобных задач являются ИНС - мощный и одновременно гибкий метод имитации процессов и явлений [Аравин О.И. Применение искусственных нейронных сетей для анализа патологии кровеносных сосудов. Российский журнал биомеханики.- 2011; 3: 45-51]. Основу каждой ИНС составляют простые элементы, называемые искусственными нейронами, которые имитируют работу нейронов головного мозга.Obviously, to solve such difficult formalized problems, which, in particular, reduce many of the problems of medicine, modern neural network technologies can be used. This is due to the fact that the researcher is often provided with a large amount of heterogeneous factual material for which a mathematical model has not yet been created. One of the most convenient tools for solving such problems is ANN - a powerful and at the same time flexible method for simulating processes and phenomena [Oravin O.I. The use of artificial neural networks for the analysis of pathology of blood vessels. Russian Journal of Biomechanics. - 2011; 3: 45-51]. The basis of each ANN is simple elements called artificial neurons, which mimic the functioning of brain neurons.
Предлагаемый способ прогнозирования риска развития ЖТ у больных ИМ был разработан в ходе проведенного нами научного исследования с использованием математической модели ИНС. В исследование были включены 53 больных ИМ (40 мужчин, средний возраст 55,9±11,4 года). Всем пациентам было проведено комплексное клинико-лабораторное и эхо-КГ обследование согласно современным рекомендациям [Schiller N.B., Shah P.M., Crawford M. et al. Recommendation for quantitation of the left ventricle by two-dimentional echocardiography // Arch. Inst. Cardiol. Мех.- 1984.- Vol. 54( 4). - P. 405-409], а также 24-часовое ХМ в первые сутки заболевания.The proposed method for predicting the risk of VT development in patients with myocardial infarction was developed during our research using the mathematical model of ANN. The study included 53 patients with myocardial infarction (40 men, mean age 55.9 ± 11.4 years). All patients underwent a comprehensive clinical laboratory and echocardiographic examination according to current recommendations [Schiller N.B., Shah P.M., Crawford M. et al. Recommendation for quantitation of the left ventricle by two-dimentional echocardiography // Arch. Inst. Cardiol. Fur.- 1984.- Vol. 54 (4). - P. 405-409], as well as 24-hour CM in the first day of the disease.
ЖТ определялась как 3 и более желудочковых комплекса с ЧСС более 100 уд. в мин [ACC/AHA/ESC guidelines for management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death-executive summary. Eur Heart J. 2006; 27: 2099-2140].VT was defined as 3 or more ventricular complexes with a heart rate of more than 100 beats. per min [ACC / AHA / ESC guidelines for management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death-executive summary. Eur Heart J. 2006; 27: 2099-2140].
По результатам ХМ ЖТ были выявлены у 39 (73,5%) пациентов. Оценивались: пол, возраст, частота сердечных сокращений (ЧСС), систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД), наличие артериальной гипертонии и сахарного диабета в анамнезе, максимальные значения креатинфосфокиназы (КФК) и ее МВ-фракции, а также данные эхо-КГ.According to the results of HM VT, 39 (73.5%) patients were identified. We evaluated: gender, age, heart rate (HR), systolic and diastolic blood pressure (SBP and DBP), history of arterial hypertension and diabetes mellitus, maximum values of creatine phosphokinase (CPK) and its MV fraction, as well as echo KG.
Для прогнозирования развития ЖТ использовалось построение математической модели ИНС [Хайкин С. Нейронные сети: полный курс, 2-е изд. - М.: ООО «И.Д. Вильяме», 2006. - 1004 c.], тип которой можно определить как многослойный персептрон с одним скрытым слоем.To predict the development of VT, the construction of the mathematical model of the ANN was used [Khaikin S. Neural networks: full course, 2nd ed. - M .: LLC “I.D. Williams, 2006. - 1004 c.], The type of which can be defined as a multilayer perceptron with one hidden layer.
На основании клинико-анамнестических, лабораторных данных и результатов эхо-КГ была сформирована таблица кодировки входных переменных ИНС (таблица 1).On the basis of clinical and medical history, laboratory data and the results of echocardiography, a coding table for the input ANN input variables was generated (table 1).
Нормирование количественных показателей входного слоя производится по следующим формулам (1-9):The rationing of quantitative indicators of the input layer is carried out according to the following formulas (1-9):
Скрытый слой рассчитывается на основе нормированных значений нейронов и состоит из 8 нейронов с функцией активации гиперболический тангенс и рассчитывается по следующим формулам (7-14):The hidden layer is calculated based on the normalized values of neurons and consists of 8 neurons with the activation function of hyperbolic tangent and is calculated by the following formulas (7-14):
Выходной слой рассчитывается на основе значений нейронов скрытого слоя и представлен двумя классификационными показателями, полученными после нормировки значений с помощью функции Softmax.The output layer is calculated based on the values of the neurons of the hidden layer and is represented by two classification indicators obtained after normalizing the values using the Softmax function.
Классификационные показатели выходного слоя определяют наличие или отсутствие ЖТ: наличие ЖТ - , отсутствие ЖТ - и рассчитываются по формулам (15) и (17).Classification indicators of the output layer determine the presence or absence of VT: the presence of VT - , absence of VT - and are calculated by formulas (15) and (17).
гдеWhere
гдеWhere
Если больше , то по данным модели можно говорить о наличии риска развития пароксизмов ЖТ.If more , then according to the model, we can talk about the risk of VT paroxysms.
Если меньше , то по данным модели можно говорить об отсутствии риска развития пароксизмов ЖТ.If smaller , then according to the model it can be said that there is no risk of VT paroxysms.
Для определения диагностической точности полученной модели исходное количество пациентов было разделено на 3 выборки: обучающую, тестовую и контрольную (таблица 2).To determine the diagnostic accuracy of the obtained model, the initial number of patients was divided into 3 samples: training, test and control (table 2).
По результатам построения ИНС был проведен анализ чувствительности модели на основании суммы квадратов ошибок прогнозирования при принятии значения исследуемого показателя за среднее в общей выборке (Residual sum of square - RSS). Результаты анализа представлены в таблице 3.Based on the results of constructing the ANN, the sensitivity of the model was analyzed based on the sum of squares of forecasting errors when taking the value of the studied indicator as the average in the total sample (Residual sum of square - RSS). The results of the analysis are presented in table 3.
Чем меньше ошибка, тем меньше изменение точности прогнозирования наличия ЖТ при замене исследуемого показателя его средним значением.The smaller the error, the smaller the change in the accuracy of predicting the presence of VT when replacing the studied parameter with its average value.
В качестве инструмента для реализации данной модели ИНС в виде программного продукта с пользовательским графическим интерфейсом могут быть использованы языки программирования высокого уровня, такие как С#, Java, Object Pascal и другие, позволяющие автоматизировать расчет прогностического показателя и предоставляющие возможность разработки пользовательского интерфейса.High-level programming languages such as C #, Java, Object Pascal and others can be used as a tool to implement this ANN model in the form of a software product with a user graphical interface, which automate the calculation of a prognostic indicator and provide the possibility of developing a user interface.
Анализ чувствительности модели ИНС, проведенный на основании оценки суммы квадратов ошибок прогнозирования, показал, что наибольшую значимость в прогнозировании развития ЖТ показали следующие клинико-функциональные параметры: значения ЧСС и САД при поступлении, конечно-диастолический размер левого желудочка, размер асинергии миокарда, значения максимальных уровней КФК и возраст.The sensitivity analysis of the ANN model, based on the estimation of the sum of the squares of the forecasting errors, showed that the following clinical and functional parameters showed the greatest significance in predicting the development of VT: heart rate and SBP upon admission, end-diastolic size of the left ventricle, size of myocardial asynergy, maximum values CPK levels and age.
Общая диагностическая ценность модели составляет 88,6%, чувствительность - 97,4%, специфичность - 64,2%, что свидетельствует о ее высокой диагностической точности.The total diagnostic value of the model is 88.6%, sensitivity is 97.4%, specificity is 64.2%, which indicates its high diagnostic accuracy.
Таким образом, поставленная задача заявляемого способа решается тем, что согласно способу прогнозирования риска развития ЖТ у больных ИМ на основании клинико-анамнестических и лабораторных данных, результатов эхо-КГ строят математическую модель ИНС в виде многослойного персептрона, состоящего из 6 нейронов входного слоя, скрытого слоя из 8 нейронов с функцией активации гиперболический тангенс и выходного слоя, состоящего из двух нейронов с нормировкой значений функции Softmax.Thus, the task of the proposed method is solved by the fact that according to the method for predicting the risk of VT development in patients with myocardial infarction, on the basis of clinical anamnestic and laboratory data, the results of echocardiography, a mathematical model of the ANN is constructed in the form of a multilayer perceptron consisting of 6 neurons of the input layer, hidden a layer of 8 neurons with an activation function of hyperbolic tangent and an output layer consisting of two neurons with normalization of the Softmax function values.
Существенные признаки, характеризующие изобретение и отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники и не являющиеся очевидными для специалиста.The essential features characterizing the invention and distinguishing the claimed technical solution from the prototype, showed in the claimed combination of new properties that are not explicitly derived from the prior art and are not obvious to a specialist.
Идентичной совокупности признаков в патентной и научно-медицинской литературе данной и смежной областей медицины не обнаружено.An identical set of features was not found in the patent and medical literature of this and related fields of medicine.
Предлагаемый способ имеет высокую диагностическую ценность, чувствительность и специфичность, что может значительно повысить качество диагностики в кардиологической клинике, и может быть рекомендован для использования в практическом здравоохранении, не требует специальных условий для проведения, экономичен во времени, прост в эксплуатации.The proposed method has high diagnostic value, sensitivity and specificity, which can significantly improve the quality of diagnostics in a cardiology clinic, and can be recommended for use in practical health care, does not require special conditions, is economical in time, easy to operate.
Исходя из вышеизложенного, следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».Based on the foregoing, the proposed invention should be considered relevant to the conditions of patentability "novelty", "inventive step", "industrial applicability".
Клинический пример 1Clinical example 1
Больной О., 42 лет, находился на стационарном лечении в клинике Тюменского кардиологического центра с диагнозом: «ИБС. Острый трансмуральный (с зубцом Q) передне-боковой инфаркт миокарда. ХСН I ФК II (NYHA)». Для стратификации риска развития ЖТ была построена математическая модель ИНС, в которую были внесены следующие клинико-лабораторные данные: возраст - 42 года, КДД ЛЖ - 50 мм, размер асинергии - 30%, значение максимального уровня КФК - 1984 ммоль/л, значения САД при поступлении - 140 мм рт.ст., значение ЧСС при поступлении - 84 уд./мин. На выходе модели было выявлено, что полученный результат соответствует - больше , что позволило определить данного пациента в категорию высокого риска развития ЖТ. Полученные данные подтверждаются результатами ХМ, проведенного в первые сутки заболевания: зарегистрировано 16 пароксизмов неустойчивой мономорфной ЖТ с ЧСС от 116 до 174 ударов в 1 минуту.Patient O., 42 years old, was hospitalized in the clinic of the Tyumen Cardiology Center with a diagnosis of "IHD. Acute transmural (with Q wave) anterolateral myocardial infarction. CHF I FC II (NYHA). ” To stratify the risk of VT development, a mathematical model of ANN was built, in which the following clinical and laboratory data were entered: age - 42 years, LV CRD - 50 mm, asynergy size - 30%, maximum CPK level - 1984 mmol / l, SBP values upon admission - 140 mm Hg, the value of heart rate upon admission - 84 beats / min. The output of the model revealed that the result corresponds to - more , which allowed to identify this patient in the category of high risk of VT. The data obtained are confirmed by the results of chemotherapy performed on the first day of the disease: 16 paroxysms of unstable monomorphic VT with heart rate from 116 to 174 beats per minute were recorded.
Клинический пример 2Clinical example 2
Больная П., 54 лет, находился на стационарном лечении в клинике Тюменского кардиологического центра с диагнозом: «ИБС. Острый трансмуральный (с 3.Q) передне-боковой инфаркт миокарда. ХСН I ФК II (NYHA).Patient P., 54 years old, was hospitalized at the clinic of the Tyumen Cardiology Center with a diagnosis of "IHD. Acute transmural (from 3.Q) antero-lateral myocardial infarction. CHF I FC II (NYHA).
Для стратификации риска развития ЖТ была построена математическая модель ИНС, в которую были внесены следующие клинико-лабораторные данные: возраст - 54 лет, КДД ЛЖ - 49 мм, размер асинергии - 25%, значение максимального уровня КФК - 370 ммоль/л, значения САД при поступлении - 170 мм рт.ст., значение ЧСС при поступлении - 84 уд./мин. На выходе модели в данном клиническом примере было выявлено, что полученный результат соответствует - меньше , что позволило определить данного пациента в категорию низкого риска развития ЖТ. Полученные данные подтверждаются результатами ХМ: в течение суток ЖТ не регистрируются.To stratify the risk of VT development, a mathematical model of ANN was built, in which the following clinical and laboratory data were entered: age - 54 years, LV CRD - 49 mm, asynergy size - 25%, maximum CPK level - 370 mmol / l, SBP values upon admission - 170 mm Hg, the value of heart rate upon admission - 84 beats / min. At the output of the model in this clinical example, it was revealed that the result obtained corresponds to - smaller , which allowed to identify this patient in the category of low risk of VT. The data obtained are confirmed by XM results: VTs are not recorded during the day.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью прогнозировать риск развития ЖТ у больных ИМ в первые сутки заболевания, обеспечивая высокое качество диагностики, снижение стоимости диагностических мероприятий и затрат времени на обследование.Thus, the proposed method allows to accurately predict the risk of VT in patients with myocardial infarction on the first day of the disease, providing high quality diagnostics, reducing the cost of diagnostic measures and time spent on examination.
Claims (24)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017103855A RU2650039C1 (en) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Method for prediction of risk of ventricular tachycardia paroxysms development in patients in first days of myocardial infarction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017103855A RU2650039C1 (en) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Method for prediction of risk of ventricular tachycardia paroxysms development in patients in first days of myocardial infarction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650039C1 true RU2650039C1 (en) | 2018-04-06 |
Family
ID=61867606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017103855A RU2650039C1 (en) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Method for prediction of risk of ventricular tachycardia paroxysms development in patients in first days of myocardial infarction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650039C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752362C1 (en) * | 2021-04-01 | 2021-07-26 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук» (Томский НИМЦ) | Method for predicting risk of developing gastric tachycardia in patients with coronary heart disease |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456019C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method for prediction of developing life-threatening ventricular arrhythmias in patients with no structural cardiac changes |
-
2017
- 2017-02-06 RU RU2017103855A patent/RU2650039C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456019C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method for prediction of developing life-threatening ventricular arrhythmias in patients with no structural cardiac changes |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Кузнецов В.А и др. Предикторы желудочковых аритмий высоких градаций у пациентов, направленных на коронарную ангиографию. Кардиология, 2014; 8: 44-48. * |
| найдено из Интернет: ;http://www.fesmu.ru/elib/Article.aspx?id=239647/. LUPO Р et al. "Atrial fibrillation ablation in the real word". G Ital Cardiol (RomeP 2010 Oct; 11 (10 Suppl 1): 17S-20S, , [найдено 23.10.2017], найдено из PubMed PMID: 21416821. * |
| найдено из Интернет: ;http://www.fesmu.ru/elib/Article.aspx?id=239647/. LUPO Р et al. "Atrial fibrillation ablation in the real word". G Ital Cardiol (RomeP 2010 Oct; 11 (10 Suppl 1): 17S-20S, реферат, [найдено 23.10.2017], найдено из PubMed PMID: 21416821. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752362C1 (en) * | 2021-04-01 | 2021-07-26 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук» (Томский НИМЦ) | Method for predicting risk of developing gastric tachycardia in patients with coronary heart disease |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nielsen et al. | European Heart Rhythm Association (EHRA)/Heart Rhythm Society (HRS)/Asia Pacific Heart Rhythm Society (APHRS)/Latin American Heart Rhythm Society (LAHRS) expert consensus on risk assessment in cardiac arrhythmias: use the right tool for the right outcome, in the right population | |
| Scirica | Acute coronary syndrome: emerging tools for diagnosis and risk assessment | |
| Costantini et al. | The ABCD (Alternans Before Cardioverter Defibrillator) Trial: strategies using T-wave alternans to improve efficiency of sudden cardiac death prevention | |
| Raxwal et al. | Simple treadmill score to diagnose coronary disease | |
| Tan et al. | Comparative prognostic value of T-wave inversion and ST-segment depression on the admission electrocardiogram in non–ST-segment elevation acute coronary syndromes | |
| US20250143622A1 (en) | System and method for monitoring and managing a cardiac health status | |
| Pepe et al. | Reduction of arrhythmias in primary hyperparathyroidism, by parathyroidectomy, evaluated with 24-h ECG monitoring | |
| Cediel et al. | Risk estimation in type 2 myocardial infarction and myocardial injury: the TARRACO risk score | |
| Darouian et al. | Delayed intrinsicoid deflection of the QRS complex is associated with sudden cardiac arrest | |
| Zwartkruis et al. | Proactive screening for symptoms: a simple method to improve early detection of unrecognized cardiovascular disease in primary care. Results from the Lifelines Cohort Study | |
| Boyd et al. | Hypertension accelerates the ‘normal’aging process with a premature increase in left atrial volume | |
| Casazza et al. | Prognostic significance of electrocardiogram at presentation in patients with pulmonary embolism of different severity | |
| Del Buono et al. | QT prolongation and in-hospital ventricular arrhythmic complications in patients with apical ballooning takotsubo syndrome | |
| Sakamoto et al. | Integrating heart rate variability, vital signs, electrocardiogram | |
| Jones et al. | Prognostic importance of presenting symptoms in patients undergoing exercise testing for evaluation of known or suspected coronary disease | |
| Hiraiwa et al. | The Selvester QRS score as a predictor of cardiac events in nonischemic dilated cardiomyopathy | |
| Ingle et al. | The prognostic value of cardiopulmonary exercise testing with a peak respiratory exchange ratio of< 1.0 in patients with chronic heart failure | |
| Subramanian et al. | A novel prediction model for risk stratification in patients with a type 1 Brugada ECG pattern | |
| García et al. | Prevalence of electrocardiographic patterns associated with sudden cardiac death in the spanish population aged 40 years or older. Results of the OFRECE Study | |
| Zhou et al. | Deep learning-based diagnosis of aortic dissection using an electrocardiogram: Development, validation, and clinical implications of the AADE score | |
| Lampert et al. | A novel ECG-based deep learning algorithm to predict cardiomyopathy in patients with premature ventricular complexes | |
| US20160256064A1 (en) | Method and device to predict adverse cardiovascular events and mortality from an electrocardiogram-based validated risk score | |
| Gomez et al. | Prevalence of frequent premature ventricular contractions and nonsustained ventricular tachycardia in older women screened for atrial fibrillation in the Women’s Health Initiative | |
| Călburean et al. | Heart rate variability and microvolt T wave alternans changes during ajmaline test may predict prognosis in Brugada syndrome | |
| Lai et al. | Validation of the diagnosis and triage algorithm for acute myocardial infarction in the setting of left bundle branch block |