吴海浪程翔
华中医院心内科
研究背景ACC.21｜WASE-COVID经胸超声心动图(Transthoracicechocardiography，TTE)常被用于COVID-19患者的心脏评估方式。心肌损伤与不良预后相关，因此入院时超声心动图可能是预测死亡的有力工具。人工智能在心血管成像特别是超声心动图中的作用正在逐渐发展，促进了图像获取和分析。与依赖于人工的技术（如超声心动图）相比，基于人工智能的全自动分析可能比从人工阅片中获得的结果具有更低的变异性。随着一致性的提高，使用自动化测量可能提高结果的可预测性。世界超声心动图联盟学会开展的WASE-COVID研究旨在探究超声心动图参数与住院COVID-19患者死亡率之间的关系；基于机器学习的算法在预测急性COVID-19患者死亡率方面的表现，以及人工智能与超声心动图专家分析的差异。
研究方法ACC.21｜WASE-COVIDWASE-COVID研究为国际、多中心、观察性研究。阶段一：纳入COVID-19患者，采集超声心动图数据、患者基本信息，以及患者住院期间临床数据。研究共纳入名COVID-19患者，采集超声心动图数据时，由两名具有资质的检查者分别对患者进行2D超声心动图检查，收集包括左心室射血分数（leftventricularejectionfraction，LVEF）、左心室长轴应变（leftventricularlongitudinalstrain，LVLS）等数据资料；此外，采用机器学习的人工智能算法获取LVEF、LVLS等数据资料，将该患者同一测量指标的上述三次测量结果求平均值，作为该患者该测量指标的测量值。阶段二：患者出院后观察随访至少三个月，采集超声心动图资料。采集超声心动图资料时，由三名具有资质的检查者分别对患者进行2D超声心动图检查，收集包括LVEF、LVLS等数据资料，此外，采用机器学习的人工智能算法获取LVEF、LVLS等数据资料，人工智能采集超声心动图资料时，重复测量一次。随访结局事件为全因死亡。
研究结果ACC.21｜WASE-COVID阶段一：经过分析发现，当采用平均测量值时，LVLS、右心室游离壁应变（rightventricularfreewallstrain，RVFWS）是除了年龄、乳酸脱氢酶（lactatedehydrogenase，LDH）以及既往肺部疾病等因素之外的与院内死亡率相关的独立因素，而LVEF与院内死亡率无相关性（图1）。
图1.多因素回归分析超声心动图参数与住院COVID-19患者死亡之间的关系
阶段二：共有例经胸超声心动图病例的人工测量数据以及人工智能分析数据可用。患者平均随访±天，全因死亡率27.4%（死亡人数人，院内死亡人，院外随访死亡50人）。通过分析测量数据可以发现，超声心动图的人工测量数据变异性较大，并且数据变异主要源于检查者；而人工智能分析的数据变异性较小，并且数据变异性主要来源于视频阅片画面的选择（图2）。
图2.人工测量数据以及人工智能分析数据变异性结果
分别利用人工测量数据以及人工智能分析数据分别预测COVID-19患者全因死亡率可以发现，人工智能分析获取的LVEF、左心室整体纵向应变（leftventriculargloballongitudinalstrain，LVGLS）数据分别与住院期间死亡率以及随访期间死亡率具有相关性，而人工测量的LVEF、LVGLS数据与住院期间死亡率以及随访期间死亡率无相关性（图3和图4）。
图3.单因素回归分析人工测量和人工智能数据预测COVID-19患者全因死亡
图4.多因素回归分析人工测量和人工智能数据预测COVID-19患者全因死亡
经过上述分析可以发现，使用人工智能对LVEF及LVGLS数据进行自动定量分析具有与人工测量数据相似的可用性，并且可以减小数据变异性；与人工测量数据相比，人工智能分析数据对于住院期间患者死亡率以及随访期间患者死亡率具有更重要的预测价值。超声心动图数据的人工智能分析能增加数据预测结果的统计学效能，或许能使临床试验中所需要的样本量更小。
研究解读ACC.21｜WASE-COVID超声心动图检查是心脏影像学检查中唯一的实时成像方式，具有经济、快捷、无创、无辐射等多种优点，在心血管疾病的诊断中发挥着至关重要的作用。然而，超声心动图也具有较明显的局限性，其检查操作和结果判读严重依赖于专科医生长时间专业经验的积累，并且观察者间乃至观察者内检查结果变异性大，限制了超声心动图的检查价值，而本研究介绍的超声心动图人工智能的应用或将克服上述局限性。
WASE-COVID研究以本次COVID-19疫情为契机，创新性地将人工智能应用于超声心动图检查中，利用机器学习获得的超声心动图参数数据，对COVID-19感染患者的住院期间死亡率及随访死亡率进行统计学分析，并且与传统的超声心动图人工测量参数数据进行对比，一定程度上体现了人工智能应用于超声心动图检查的可行性和优越性。在WASE-COVID研究中，通过将人工智能应用于超声心动图检查，获取受检者相关参数数据，具有与人工测量数据相似的可用性，并且显著减小了参数数据的变异性，减少了超声心动图操作者对检查结果的影响，提高了数据对于临床预后的预测价值。与传统的人工超声心动图检查相比，人工智能对高通量的超声图像进行机器学习后，可以自动完成复杂的量化分析，并且减少人为干预，提高了检查结果的可重复性与再现性。
本研究的局限性在于，受试者的纳入采用的是回顾性的方式，且并非所有的超声心动图资料均能被定量分析；本研究中的超声心动图资料缺乏评估左心房、心脏舒张功能以及肺动脉压力的足够信息；本研究的发现可能适用于COVID-19患者，但是并不一定适用于其他病人。尽管如此，如果将其扩大到具有更高图像质量的更广泛的患者人群，超声心动图人工智能分析有希望适用于更广泛的患者群体，发挥更大的价值。
人工智能凭借计算机强大的计算处理能力，应用于超声心动图可以提高检查的准确性和可重复性。将人工智能与临床诊疗活动深度融合，将成为未来的探索方向。
点评专家
ACC.21｜WASE-COVID
程翔教授医学博士，二级教授/主任医师，博士生导师，美国心脏病学会Fellow(FACC)。华中医院心内科主任，心研所副所长，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者。主持国家自然科学基金9项。以通讯作者在Circulation,JAmCollCardiol,EurHeartJ等杂志发表SCI论文40余篇。获省科技进步一等奖一项和国家发明专利一项，参编《心血管内科学（第3版）》、《心脏病学》等专著。临床上擅长冠心病介入治疗和血脂异常的诊治。吴海浪，医学博士，华中医院心内科青年医师。主要从事治疗性心血管病疫苗的研究，擅长心内科常见病、多发病的诊治，对心血管危急重症诊治有一定的临床经验。目前主持国家自然科学青年基金一项，参与国家科研项目多项，发表SCI论文数篇。
华中医院（医院）心血管内科成立于年，系国务院第一批硕士和博士学位授权单位。年、年蝉联教育部“国家重点学科”，年被评为卫生部第一批“冠心病介入诊疗培训基地”和“心律失常（消融治疗和植入器械）诊疗培训基地”，年获批教育部“生物靶向治疗重点实验室”，年被评为卫生部“国家临床重点专科”，年经湖北省卫计委批准为“湖北省心血管内科医疗质量控制中心”挂靠单位，年获得国家卫健委“疑难病症诊治能力提升工程”，年被国家发改委、国家卫健委联合批准为“国家区域医疗中心试点输出单位”，先后获批“中国心衰中心示范基地”、“中国房颤中心示范基地”、CDQI“国家标准化胸痛中心卓越中心”。汇聚国内外众多著名心血管病专家及留学归国人员，现有在职医师97人，其中教授/主任医师23人，副教授/副主任医师23人。拥有教育部长江学者2名，国家自然科学基金杰出青年基金获得者1名，优秀青年基金获得者1名。
目前拥有8个病区和CCU病房、血管造影仪7套，开放病床张、门诊诊室17个。主要有7个亚专科（冠心病、心力衰竭、心律失常、心血管急重症、结构性心脏病、高血压、代谢性心血管疾病）。常规开展：1）急诊和择期冠心病常规介入治疗，腔内影像指导下的复杂疑难冠心病介入治疗、冠脉杂交手术、冠脉旋磨术、准分子激光斑块销蚀术及血管内超声检查（IVUS）、光学相干断层显像（OCT）、冠脉血流储备分数（FFR、QFR）检测；2）各类室上性心动过速、心房颤动、心房扑动、特发性及器质性室性心动过速的射频消融治疗；4）常规及无导线心脏起搏器植入、埋藏式心脏复律除颤器（ICD）植入、心脏再同步化治疗（CRT，CRT-P，CRT-D）；5）扩张型心肌病免疫吸附治疗及高脂血症的吸附治疗；6）重症心衰及心源性休克的超滤、血流动力学管理及IABP、ECMO等机械循环支持；7）疑难复杂心肌炎心肌病的诊治及难治性高血压的诊治。近10年来，心内科科学研究快速发展，在心血管病免疫学、代谢性心血管病学、心血管病遗传学、心脏离子通道病等研究领域居国际国内领先水平。承担国家、、国家重大新药创制、国家攻关项目、国家自然科学基金重点和面上项目等课题余项，连续10年年均获得国家自然科学基金资助项目10项以上，获得国家和省部级科技进步奖20余项。创办的《临床心血管病杂志》被美国化学文摘收录，主编的《心脏病学》是国内广大心血管医师喜爱的专著，主编国际首部《心血管病免疫学》。历年来，共发表论文余篇，发表在NatGenet、Circulation、EurHeartJ、JAmCollCardiol、JHepatology、NatCommun、AdvFunctMater等SCI收录杂志论文共余篇。是中部地区实力雄厚的心血管病诊治中心，在医疗、教学、科研和人才培养等方面的综合实力居国内先进水平。
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作者：吴海浪程翔华中医院心内科编辑：思思审校：江毅POCKETINACC.21由中国心血管健康联盟和医望共同发起的POCKETIN项目将依托人工智能学术跟踪系统，为全国广大心血管医师带来及时全面的报道。
项目得到了医师报、丁香园、医学网、健康界、心
本文编辑：佚名
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