栏目介绍
彤心飞传是由天津医科大学第二医院心脏科刘彤教授和郑州大学附属洛阳中心医院心内科谷云飞共同推出的一档心血管前沿文献速读栏目。每期精选国际顶级期刊心血管领域的最新文献进行深度呈现，以期让国内相关专业人员可以同步跟踪学科进展，了解前沿动态资讯，获取最新研究结论。
很大一部分特发性室性心动过速（Idiopathicventricular tachycardia,IVT）和室性早搏(Ventricular prematurebeats,PVCs)起源于右心室流出道(Right ventricular outflowtracts,RVOT)和左心室流出道(Left ventricular outflowtracts,LVOT)。在流出道实行心律失常中，右室流出道起源占60-80%。应用基于12导联心电图的参数（如移行区比值）预测左右室流出道室性心律失常在临床中已经广泛应用，但准确性与适用性还存在极大的提高空间。传统统计研究局限在单一变量决策模型或简单逻辑回归等统计模型。来自中国浙江宁波第一医院储慧民教授从当下方兴未艾的人工智能（AI）技术中获得启发，敏锐地预计到如果引入更为复杂的机器学习模型，将可以进一步提高预测的敏感性和特异性，从而用来指导临床射频消融决策。近期，该设想的第一个成果已经见刊，储慧民教授牵头，与来自美国查普曼大学、美国洛玛琳达医科大学、英国帝国理工大学和美国橙县儿童医院的数据科学家与心脏电生理医生合作在Frontiers Physiology杂志在线发表文章，提出了一款应用12导联心电图预测特发性室性心律失常的左右室流出道位置的机器学习算法，该算法在测试组上运行结果准确率超过97%, 特征曲线下面积为98.99%，敏感性96.97%，特异性100%，表现惊艳！
图1：特征曲线下面积，蓝色线为算法自动提取特征参数，橙色为心电图（ECG）传统的形态参数。
这项研究共纳入了420例由储慧民教授团队成功完成导管消融手术并明确诊断流出道起源室性心律失常患者，根据术中激动标测，三维标测和术后随访结果确定心律失常发生的位置为左室流出道或者右室流出道。行导管消融前的12导联标准心电图（包括窦律下一个QRS波和室性心律失常发作时的一个QRS波）作为机器模型的输入。整个队列被分为训练组，评估组和测试组。经过训练后的算法在测试组执行黑盒测试同时与行导管消融前的电生理医生预测结果比较。研究比较了两种特征提取方法，一种是通过研究团队独创的特征提取算法提取1,600,800个特征参数（如图2），另外一种是通过对现有研究提出的参数进行变换，同时包含现有研究提出的一共155,784个特征参数（如图3）。
图2：算法自动提取特征参数演示
图3：传统的心电图形态参数测量方法。RA1= 窦律下R波振幅(mV); RD1 = 窦律下R波时限(ms); SD1 = 窦律下S波时限(ms); SA1 = 窦律下S波振幅(mV); RA2 = 室早下R波振幅 (mV); RD2 = 室早下R波时限(ms); SD2 =室早下S波时限 (ms); SA2 =室早下S波振幅 (mV); SR onset of R-wave = RD1起始点; SR offset of R-wave = RD1终末点; SR onset ofS-wave = SD1起始点;SR offset of S-wave = SD1终末点
研究结果显示采用机器学习模型（Extreme Gradient Boost Tree）搜索1,600,800 个计算机自动测量的心电图变量，有1,352个变量对区分左右室流出道有显著影响，其中三个最重要的影响参数均与V1与V3导联相关。同时采用机器学习模型搜索155,784个心电图形态特征参数及其变形的结果显示1,003个变量对左右室流出道预测有显著影响，其中三个最重要的参数是室性心律失常下III导联的R波振幅与V1导联的R波振幅的比值，窦律下V2导联的R波振幅与室性心律失常下V3导联的R波振幅的比值，窦律下aVL导联的R波振幅与室性心律失常下V1导联的R波振幅的比值。
图4：A）三个最重要影响参数的单变量分析 B) 三个最重要影响参数的双变量交叉分析 C）基于群体的SHAP影响值分析
使用本研究的数据对现有12个左右室流出道预测研究进行对比测试发现，这12个研究并没有展示出很好的通用性。在与电生理医生的预测结果对比测试中，本研究模型除了敏感性指标外，其他准确性与特异性指标均超过人类专家的结果。本研究结果不仅证明了流出道室早室速定位问题不可用单一因素预测解决，同时提出了机器学习模型的解决办法。不同于目前流行的神经网络模型，本文提出的机器学习模型对决策的过程进行了透明的解释，解决了“为什么这样预测”的问题，为临床应用的偏倚和安全性提供了保障。本文提出的方案还可以拓展来预测更精细的消融位置如游离壁，间隔部等，同时为今后的室性心律失常消融位置预测，室上速，房速预测提供了有一种新的研究工具和解决办法。Front Physiol.2021 Feb 25;12:641066. doi: 10.3389/fphys.2021.641066. eCollection 2021.
储慧民，硕士生导师，现任宁波市第一医院心脏中心副主任、心律失常诊疗中心主任，国家卫计委心律失常介入治疗培训导师，国家卫健委房颤卒中防治专业委员会委员，中华医学会心脏电生理起搏分会和中国医师协会心理学专业委员会中青年委员会常务委员。中国医师协会心律学专业委员会全国委员，中国医疗保健国际交流促进会心律与心电分会常务委员、中国生物工程学会心律学分会全国委员、中国房颤中心联盟常务委员、中国房颤中心评审委员会委员；海峡两岸医药卫生交流协会常务委员；中国绿色电生理联盟常务委员；《书心剑律》中国青年医师论坛创始人，中国首批左心耳封堵全球导师，中国首批心腔内超声带教导师，《中华心律失常学杂志》《实用心电学杂志》编委；浙江省心电生理治疗组副组长、宁波市领军和拔尖人才工程第一层次、宁波市医学会心脏电生理和起搏分会副主任委员；德国汉堡圣乔治医院心脏中心访问学者；中国人民解放军总医院特邀手术专家；国家心脏病中心北京阜外医院特邀手术专家；台湾大学医学院特邀专家；泰国胸科总院特邀手术专家；泰国马希多尔大学医院特邀手术专家；印度梅第奇支柱医院特邀手术专家；亚洲博鳌超级医院特聘专家。专注室上速、室早、房颤、房速、室速等复杂心律失常射频消融、房颤左心耳封堵、高级心脏起搏器植入、先天性心脏病等介入治疗，并达到国内甚至国际领先水平。累计完成射频消融手术10000余例，帮助4个国家，30个省市300多家医院开展复杂心律失常介入治疗，累计获国家专利9项，发表SCI文章20余篇。
