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cAPM:基於主動學習的持續性AI輔助起搏標測

室性心動過速是一種危及生命的心律失常。起搏標測用於識別消融靶點。cAPM利用持續學習跨多個VT轉移知識,減少所需起搏點。在模擬中,cAPM以4.5個起搏點實現了81%的定位準確率,而現有方法需要13.7個起搏點僅達到38%。

來源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

室性心動過速(VT)是一種危及生命的心律失常,是導致心源性猝死的主要原因之一。在導管消融治療中,起搏標測是一項關鍵臨床程式,用於識別干預靶點。該過程要求臨床醫生在心室不同部位進行起搏,並快速解讀由此產生的心電圖,以決定下一步起搏位置或是否已找到靶點。傳統的主動學習AI模型已被提出用於指導臨床醫生選擇下一個起搏點,顯示出在減少起搏點數量和提升起搏標測效率方面的潛力。然而,現有方法需要針對每個靶點重新訓練,無法在同一患者的不同VT之間或跨患者之間轉移知識。

針對這一侷限,研究人員提出了cAPM(持續性AI輔助起搏標測),旨在捕獲和轉移歷史起搏標測資料中積累的知識,從而減少未來靶點VT所需的起搏標測資料量。cAPM的核心包括一個任務無關的替代神經網路,用於學習從起搏點到12導聯心電圖形態的對映;一個主動學習策略,透過選擇資訊量最大的起搏點來最佳化該替代模型;以及一個持續學習策略,使得模型能夠按順序處理任務的同時保留先前靶點的知識。

在由順序呈現的定位任務組成的模擬測試平臺上(涵蓋不同生理條件和心室幾何形狀),cAPM在有和無歷史資料回放的情況下,僅用平均4.5個起搏點便實現了81%的臨床耐受定位機率(誤差在5毫米以內)。相比之下,最先進的主動學習方法需要13.7個起搏點,且定位機率僅為38%。這些結果為進一步開展cAPM的體內臨床前和臨床研究奠定了堅實基礎,有望在臨床中指導起搏標測流程。cAPM的設計理念結合了任務無關的代理模型、主動學習和持續學習,為未來在更復雜臨床環境中應用提供了可能。研究團隊表示,下一步將進行動物實驗和臨床試驗,以驗證cAPM在實際手術中的效果和安全性。如果成功,cAPM有望顯著減少起搏標測所需的時間和患者的不適,提高導管消融的成功率。