Left heart disease often results in left heart failure and right ventricular dysfunction which is challenging to diagnose with traditional diagnostic approaches. To address this a novel empirical 4-point right ventricular dysfunction score was created at Sahlgrenska University Hospital to overcome the limitations of single variables for diagnosing right ventricular dysfunction. In this study, we used machine learning, more specifically XGBoost coupled with interactive machine learning to develop four different models for predicting death or receiving a left ventricular assist device in patients with left heart disease (n=486). Features were selected from the dataset using recursive feature elimination with the default number of features. The initial model with 29 features, called the baseline model served as the foundation of the three additional models, each adjusted based on feedback from a clinician. The first step of feedback included removing features due to high correlation, creating a modified model with 12 features, the second step was to use 12 well-known characteristics of left and right ventricular dysfunction creating an empirical model, and adjusting the prediction threshold from 50% to 60%. The third step was to reduce the number of features to 5 based on empirical grounds. The models were compared to the right ventricular dysfunction score using the metrics area under the curve, f1 score, positive likelihood ratio, and negative likelihood ratio. The predictive efficacy of the machine learning models was superior compared to the right ventricular dysfunction score. The results also indicated that the models did neither improve nor deteriorate when reducing the number of features. However, insufficient accuracy indicates that none of the machine learning models are clinically viable. These results show the potential of machine learning in enhancing prognostic stratification in patients with left heart disease although further refinement is necessary for clinical use. / Vänstersidig hjärtsjukdom resulterar ofta i vänstersidig hjärtsvikt och högerkammarsvikt vilket är utmanade att diagnostisera med traditionella diagnostiska metoder. För att komma undan med begränsningen med enskilda variabler för att diagnostisera högerkammarsvikt skapades ett 4 poängs högerkammarsvikt score vid Sahlgrenska Universitetssjukhuset. I denna studie användes en XGBoost-algoritm kombinerat med interaktiv maskininlärning för att utveckla fyra olika prediktions modeller för att förutsäga dödlighet eller risken att få en mekanisk hjärtpump för vänster kammare hos patienter med vänster hjärtsvikt (n=486). Variabler valdes från datamängden med hjälp av rekursiv funktionseliminering med ett standardantal variabler. Den initiala modellen med 29 variabler kallades baslinjemodellen och fungerade som grunden för de tre ytterligare modellerna som justerades baserat på klinikerns feedback. Det först steget inkluderade att ta bort variabler med inbördes hög korrelation och vi skapade en modifierad modell med 12 variabler. I det andra steget i den empiriska modellen använde vi 12 kända egenskaperna vid vänsterkammar- och högerkammarsvikt och för båda justerades tröskelvärdet för prediktion från 50% till 60%. I ett tredje steg skapade vi en förenklad modell med 5 variabler ut ifrån klinisk grund. Modellerna jämfördes med höger hjärtsvikts 4 poängskalan med hjälp av mätvariablerna area under kurvan, f1-poäng, positivt sannolikhets ratio och negativt sannolikhets ratio. Detta avslöjade att maskininlärnings modellerna hade bättre prediktiv förmåga än 4-poängs högerkammarsvikt score. Dessutom visade resultatet att modellerna inte försämrades eller förbättrades när variabler valdes bort eller när nya modeller skapades på klinisk grund. Dock hade maskininlärnings modellerna otillräcklig noggrannhet för klinisk användning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-347232 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Saleh, Mariam |
| Publisher | KTH, Medicinteknik och hälsosystem |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2024:089 |
Page generated in 0.0024 seconds