論文の概要: Large Language Model-informed ECG Dual Attention Network for Heart Failure Risk Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10581v2
- Date: Fri, 22 Mar 2024 16:00:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 21:41:26.752558
- Title: Large Language Model-informed ECG Dual Attention Network for Heart Failure Risk Prediction
- Title(参考訳): 心不全リスク予測のための大言語モデルインフォームドECGデュアルアテンションネットワーク
- Authors: Chen Chen, Lei Li, Marcel Beetz, Abhirup Banerjee, Ramneek Gupta, Vicente Grau,
- Abstract要約: 心不全(HF)は、世界的な死亡率の上昇とともに、公衆衛生上の大きな課題となる。
12誘導心電図(ECG)を用いた新しいHFリスク予測手法を提案する。
本稿では, 早期HFリスク予測に不可欠な複雑なECG特徴を捉えるために設計された, 軽量なデュアルアテンションECGネットワークを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.823423993036055
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Heart failure (HF) poses a significant public health challenge, with a rising global mortality rate. Early detection and prevention of HF could significantly reduce its impact. We introduce a novel methodology for predicting HF risk using 12-lead electrocardiograms (ECGs). We present a novel, lightweight dual-attention ECG network designed to capture complex ECG features essential for early HF risk prediction, despite the notable imbalance between low and high-risk groups. This network incorporates a cross-lead attention module and twelve lead-specific temporal attention modules, focusing on cross-lead interactions and each lead's local dynamics. To further alleviate model overfitting, we leverage a large language model (LLM) with a public ECG-Report dataset for pretraining on an ECG-report alignment task. The network is then fine-tuned for HF risk prediction using two specific cohorts from the UK Biobank study, focusing on patients with hypertension (UKB-HYP) and those who have had a myocardial infarction (UKB-MI).The results reveal that LLM-informed pre-training substantially enhances HF risk prediction in these cohorts. The dual-attention design not only improves interpretability but also predictive accuracy, outperforming existing competitive methods with C-index scores of 0.6349 for UKB-HYP and 0.5805 for UKB-MI. This demonstrates our method's potential in advancing HF risk assessment with clinical complex ECG data.
- Abstract(参考訳): 心不全(HF)は、世界的な死亡率の上昇とともに、公衆衛生上の大きな課題となる。
HFの早期検出と予防は、その影響を著しく減少させる可能性がある。
12誘導心電図(ECG)を用いた新しいHFリスク予測手法を提案する。
我々は,低リスク群と高リスク群との顕著な不均衡にもかかわらず,早期のHFリスク予測に不可欠な複雑なECG特徴を捉えるために設計された,より軽量なデュアルアテンションECGネットワークを提案する。
このネットワークには、クロスリードアテンションモジュールと12のリード固有の時間アテンションモジュールが含まれており、クロスリードインタラクションと各リードの局所ダイナミクスに焦点を当てている。
モデルオーバーフィッティングをさらに緩和するため,大規模言語モデル(LLM)とパブリックECG-Reportデータセットを併用して,ECG-Reportアライメントタスクの事前トレーニングを行う。
このネットワークは、高血圧(UKB-HYP)患者と心筋梗塞(UKB-MI)患者の2つの特定のコホートを用いて、HFリスク予測のために微調整される。
その結果,LLMインフォームドプレトレーニングはこれらのコホートにおけるHFリスク予測を著しく向上させることがわかった。
二重アテンション設計は解釈可能性だけでなく予測精度も向上し、既存のCインデックススコアはUKB-HYPが0.6349、UKB-MIが0.5805である。
本研究は, 臨床複雑な心電図データを用いたHFリスクアセスメントの進展を示すものである。
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