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cAPM:基于主动学习的持续性AI辅助起搏标测

室性心动过速是一种危及生命的心律失常。起搏标测用于识别消融靶点。cAPM利用持续学习跨多个VT转移知识,减少所需起搏点。在模拟中,cAPM以4.5个起搏点实现了81%的定位准确率,而现有方法需要13.7个起搏点仅达到38%。

来源arXiv Machine Learning作者: Dylan O'Hara, Pradeep Bajracharya, Casey Meisenzahl, Karli Gillette, Anton J. Prassl, Gernot Plank, Saman Nazarian, Roderick Tung, John L Sapp, Linwei Wang

室性心动过速(VT)是一种危及生命的心律失常,是导致心源性猝死的主要原因之一。在导管消融治疗中,起搏标测是一项关键临床程序,用于识别干预靶点。该过程要求临床医生在心室不同部位进行起搏,并快速解读由此产生的心电图,以决定下一步起搏位置或是否已找到靶点。传统的主动学习AI模型已被提出用于指导临床医生选择下一个起搏点,显示出在减少起搏点数量和提升起搏标测效率方面的潜力。然而,现有方法需要针对每个靶点重新训练,无法在同一患者的不同VT之间或跨患者之间转移知识。

针对这一局限,研究人员提出了cAPM(持续性AI辅助起搏标测),旨在捕获和转移历史起搏标测数据中积累的知识,从而减少未来靶点VT所需的起搏标测数据量。cAPM的核心包括一个任务无关的替代神经网络,用于学习从起搏点到12导联心电图形态的映射;一个主动学习策略,通过选择信息量最大的起搏点来优化该替代模型;以及一个持续学习策略,使得模型能够按顺序处理任务的同时保留先前靶点的知识。

在由顺序呈现的定位任务组成的模拟测试平台上(涵盖不同生理条件和心室几何形状),cAPM在有和无历史数据回放的情况下,仅用平均4.5个起搏点便实现了81%的临床耐受定位概率(误差在5毫米以内)。相比之下,最先进的主动学习方法需要13.7个起搏点,且定位概率仅为38%。这些结果为进一步开展cAPM的体内临床前和临床研究奠定了坚实基础,有望在临床中指导起搏标测流程。cAPM的设计理念结合了任务无关的代理模型、主动学习和持续学习,为未来在更复杂临床环境中应用提供了可能。研究团队表示,下一步将进行动物实验和临床试验,以验证cAPM在实际手术中的效果和安全性。如果成功,cAPM有望显著减少起搏标测所需的时间和患者的不适,提高导管消融的成功率。