論文の概要: Generation of Drug-Induced Cardiac Reactions towards Virtual Clinical Trials

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.07297v1
• Date: Tue, 11 Feb 2025 06:50:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-12 18:22:48.035559
• Title: Generation of Drug-Induced Cardiac Reactions towards Virtual Clinical Trials
• Title（参考訳）: 医薬誘発心反応の仮想的試薬への応用
• Authors: Qian Shao, Bang Du, Zepeng Li, Qiyuan Chen, Hongxia Xu, Jimeng Sun, Jian Wu, Jintai Chen,
• Abstract要約: 物理的な臨床試験の一部を置き換えるために、シリコ内試験を使用することは、試験参加者に対する金銭的リスクと潜在的危害を軽減する効果的な方法であると考えられる。 既存の生成モデルは、ECG生成の進展を示すが、薬物反応のモデリングでは不十分である。 本稿では, 個別化薬物反応をシミュレーションし, 忠実度を保証できる薬物認識拡散モデルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.928421986311005
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Clinical trials are pivotal in cardiac drug development, yet they often fail due to inadequate efficacy and unexpected safety issues, leading to significant financial losses. Using in-silico trials to replace a part of physical clinical trials, e.g., leveraging advanced generative models to generate drug-influenced electrocardiograms (ECGs), seems an effective method to reduce financial risk and potential harm to trial participants. While existing generative models have demonstrated progress in ECG generation, they fall short in modeling drug reactions due to limited fidelity and inability to capture individualized drug response patterns. In this paper, we propose a Drug-Aware Diffusion Model (DADM), which could simulate individualized drug reactions while ensuring fidelity. To ensure fidelity, we construct a set of ordinary differential equations to provide external physical knowledge (EPK) of the realistic ECG morphology. The EPK is used to adaptively constrain the morphology of the generated ECGs through a dynamic cross-attention (DCA) mechanism. Furthermore, we propose an extension of ControlNet to incorporate demographic and drug data, simulating individual drug reactions. We compare DADM with the other eight state-of-the-art ECG generative models on two real-world databases covering 8 types of drug regimens. The results demonstrate that DADM can more accurately simulate drug-induced changes in ECGs, improving the accuracy by at least 5.79% and recall by 8%.
• Abstract（参考訳）: 臨床試験は心臓薬の開発において重要な役割を担っているが、不適切な有効性や予期せぬ安全性の問題のためにしばしば失敗し、経済的に大きな損失をもたらす。 例えば、高度な生成モデルを活用して薬物性心電図(ECGs)を作製するなど、物理的な臨床試験の一部を置き換えるためにサイリコでの臨床試験は、試験参加者に対する金銭的リスクと潜在的危害を軽減する効果的な方法であると考えられる。 既存の生成モデルは、ECG生成の進展を示すが、個々の薬物反応パターンを捉えることができないため、薬物反応のモデリングには不足している。 本稿では, 個別化薬物反応をシミュレートし, 忠実度を確保した薬物拡散モデル(DADM)を提案する。 忠実性を確保するため、現実的なECG形態の外部物理知識(EPK)を提供するために、通常の微分方程式の集合を構築した。 EPKは動的クロスアテンション(DCA)機構によって生成されたECGの形態を適応的に制約するために用いられる。 さらに,個別の薬物反応をシミュレートして,人口統計と薬物データを統合するためのコントロールネットの拡張を提案する。 DADMと他の8種類の心電図生成モデルとの比較を行った。 その結果、DADMは薬物による心電図の変化をより正確にシミュレートし、少なくとも5.79%の精度向上と8%のリコールを可能にした。

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