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The Use of Maximum Entropy to Enhance Wave Intensity Analysis: An Application to Coronary Arteries in Hypertrophic Obstructive Cardiomyopathy.
Frontiers in Cardiovascular Medicine ( IF 3.6 ) Pub Date : 2021-08-27 , DOI: 10.3389/fcvm.2021.701267 Nadine Francis 1, 2 , Peter P Selwanos 3 , Magdi H Yacoub 1, 3, 4, 5, 6 , Kim H Parker 2
Frontiers in Cardiovascular Medicine ( IF 3.6 ) Pub Date : 2021-08-27 , DOI: 10.3389/fcvm.2021.701267 Nadine Francis 1, 2 , Peter P Selwanos 3 , Magdi H Yacoub 1, 3, 4, 5, 6 , Kim H Parker 2
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Background: Wave intensity analysis is useful for analyzing coronary hemodynamics. Much of its clinical application involves the identification of waves indicated by peaks in the wave intensity and relating their presence or absence to different cardiovascular events. However, the analysis of wave intensity peaks can be problematic because of the associated noise in the measurements. This study shows how wave intensity analysis can be enhanced by using a Maximum Entropy Method (MEM). Methods: We introduce a MEM to differentiate between "peaks" and "background" in wave intensity waveforms. We apply the method to the wave intensity waveforms measured in the left anterior descending coronary artery from 10 Hypertrophic Obstructive Cardiomyopathy (HOCM) and 11 Controls with normal cardiac function. We propose a naming convention for the significant waves and compare them across the cohorts. Results: Using a MEM enhances wave intensity analysis by identifying twice as many significant waves as previous studies. The results are robust when MEM is applied to the log transformed wave intensity data and when all of the measured data are used. Comparing waves across cohorts, we suggest that the absence of a forward expansion wave in HOCM can be taken as an indication of HOCM. Our results also indicate that the backward compression waves in HOCM are significantly larger than in Controls; unlike the forward compression waves where the wave energy in Controls is significantly higher than in HOCM. Comparing the smaller secondary waves revealed by MEM, we find some waves that are present in the majority of Controls and absent in almost all HOCM, and other waves that are present in some HOCM patients but entirely absent in Controls. This suggests some diagnostic utility in the clinical measurement of these waves, which can be a positive sign of HOCM or a subgroup with a particular pathology. Conclusion: The MEM enhances wave intensity analysis by identifying many more significant waves. The method is novel and can be applied to wave intensity analysis in all arteries. As an example, we show how it can be useful in the clinical study of hemodynamics in the coronary arteries in HOCM.
中文翻译:
使用最大熵增强波强度分析:在肥厚性梗阻性心肌病冠状动脉中的应用。
背景:波强度分析可用于分析冠状动脉血流动力学。它的大部分临床应用涉及识别由波强度峰值指示的波,并将它们的存在或不存在与不同的心血管事件联系起来。然而,由于测量中的相关噪声,波强度峰值的分析可能存在问题。这项研究展示了如何通过使用最大熵方法 (MEM) 来增强波强度分析。方法:我们引入了 MEM 来区分波强度波形中的“峰值”和“背景”。我们将该方法应用于在来自 10 名肥厚性梗阻性心肌病 (HOCM) 和 11 名心脏功能正常的对照组的左冠状动脉前降支中测量的波强度波形。我们为重要的波浪提出了一个命名约定,并在队列中进行比较。结果:使用 MEM 通过识别两倍于先前研究的重要波浪来增强波浪强度分析。当 MEM 应用于对数变换波强度数据并且使用所有测量数据时,结果是稳健的。比较队列中的波,我们建议 HOCM 中没有前向扩展波可以作为 HOCM 的指示。我们的结果还表明,HOCM 中的后向压缩波明显大于 Controls;与前向压缩波不同,控制中的波能明显高于 HOCM。比较 MEM 显示的较小的次级波,我们发现一些波存在于大多数 Controls 中而几乎所有 HOCM 中都不存在,以及一些 HOCM 患者中存在但在对照组中完全不存在的其他波。这表明在这些波的临床测量中具有一些诊断效用,这可能是 HOCM 或具有特定病理的亚组的阳性标志。结论:MEM 通过识别许多更重要的波浪来增强波浪强度分析。该方法是新颖的,可以应用于所有动脉的波强度分析。例如,我们展示了它如何用于 HOCM 冠状动脉血流动力学的临床研究。MEM 通过识别许多更重要的波浪来增强波浪强度分析。该方法是新颖的,可以应用于所有动脉的波强度分析。例如,我们展示了它如何用于 HOCM 冠状动脉血流动力学的临床研究。MEM 通过识别许多更重要的波浪来增强波浪强度分析。该方法是新颖的,可以应用于所有动脉的波强度分析。例如,我们展示了它如何用于 HOCM 冠状动脉血流动力学的临床研究。
更新日期:2021-08-27
中文翻译:
使用最大熵增强波强度分析:在肥厚性梗阻性心肌病冠状动脉中的应用。
背景:波强度分析可用于分析冠状动脉血流动力学。它的大部分临床应用涉及识别由波强度峰值指示的波,并将它们的存在或不存在与不同的心血管事件联系起来。然而,由于测量中的相关噪声,波强度峰值的分析可能存在问题。这项研究展示了如何通过使用最大熵方法 (MEM) 来增强波强度分析。方法:我们引入了 MEM 来区分波强度波形中的“峰值”和“背景”。我们将该方法应用于在来自 10 名肥厚性梗阻性心肌病 (HOCM) 和 11 名心脏功能正常的对照组的左冠状动脉前降支中测量的波强度波形。我们为重要的波浪提出了一个命名约定,并在队列中进行比较。结果:使用 MEM 通过识别两倍于先前研究的重要波浪来增强波浪强度分析。当 MEM 应用于对数变换波强度数据并且使用所有测量数据时,结果是稳健的。比较队列中的波,我们建议 HOCM 中没有前向扩展波可以作为 HOCM 的指示。我们的结果还表明,HOCM 中的后向压缩波明显大于 Controls;与前向压缩波不同,控制中的波能明显高于 HOCM。比较 MEM 显示的较小的次级波,我们发现一些波存在于大多数 Controls 中而几乎所有 HOCM 中都不存在,以及一些 HOCM 患者中存在但在对照组中完全不存在的其他波。这表明在这些波的临床测量中具有一些诊断效用,这可能是 HOCM 或具有特定病理的亚组的阳性标志。结论:MEM 通过识别许多更重要的波浪来增强波浪强度分析。该方法是新颖的,可以应用于所有动脉的波强度分析。例如,我们展示了它如何用于 HOCM 冠状动脉血流动力学的临床研究。MEM 通过识别许多更重要的波浪来增强波浪强度分析。该方法是新颖的,可以应用于所有动脉的波强度分析。例如,我们展示了它如何用于 HOCM 冠状动脉血流动力学的临床研究。MEM 通过识别许多更重要的波浪来增强波浪强度分析。该方法是新颖的,可以应用于所有动脉的波强度分析。例如,我们展示了它如何用于 HOCM 冠状动脉血流动力学的临床研究。