Dissecting disease heterogeneity in cardiac patients using multimodal machine learning, modelling, and simulation method
使用多模式机器学习、建模和模拟方法剖析心脏病患者的疾病异质性
基本信息
- 批准号:2592417
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2021
- 资助国家:英国
- 起止时间:2021 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Cardiac disease is a major cause of mortality, often leading to arrhythmic or mechanical death such as in heart failure, a condition which occurs when the heart stops being able to pump blood correctly. Despite lifestyle adjustments and life-long treatment to manage symptoms, the condition typically worsens over time and can lead to death or an urgent heart transplant. New methods are required to account for the variability of cardiac disease across a diverse patient population and to correctly evaluate severity and risks. New biomarkers derived from multimodal data could provide a stronger prognosis than current techniques by increasing diagnostic sensitivity, providing more details on the pathophysiology, predicting disease progression, and identifying the therapy option that best mitigates each individual's condition.The objective of this project is to develop novel computational methods that exploit the synergy between AI approaches and mechanistic modelling and simulation for the realisation of precision cardiology. Specific goals include identifying new multimodal biomarkers to define cardiac disease subgroups, investigating the underlying mechanisms of disease that explain these subgroups, and identifying therapeutic targets and treatments that best improve the outcomes of each subgroup. These studies will be carried out by using data-driven methods to leverage the wealth of information contained in the UK Biobank and Clinical Practice Research Datalink electronic health records, and by augmenting this information through digital twinning and simulations. Representative groups of patients will be identified by using machine learning strategies to integrate clinical data, such as cardiac magnetic resonance imaging and electrocardiogram, with patient demographics (e.g. age, sex, co-morbidities) and genetics. Unsupervised clustering strategies could provide preliminary patient subgroups. These subgroups could be compared to, or enhanced by, subgroups obtained from novel data representation strategies based on generative models (Beetz et al., 2022). This would help explain the phenotypical variability of cardiac disease in the human population and help automatically identify the biomarkers that define subgroups. Mechanistic differences between these subgroups can be explained using cardiac digital twins, which are built using an existing electromechanical pipeline that simulates cardiac activity based on the centroids of patient clusters obtained (Camps et al., 2021, Banerjee et al., 2021). In order to improve target identification in the clinic, we will investigate the efficacy of therapeutic options and their link to the new biomarkers by using simulation testing on each group's representative digital twin.In summary, the project will deliver novel strategies combining AI and simulation methods, helping to uncover new data-driven trends in cardiac biomarkers and perform cardiac simulations on a per-patient basis level to unravel mechanisms of disease. The work aims to improve current diagnosis methods and enable the discovery of more tailored treatment regimens for cardiac patients, helping to alleviate the global burden of fatal cardiac diseases.This project falls within the EPSRC research area of Healthcare Technologies, more specifically at the intersection of Clinical Technologies and Analytical Science, and addresses the Grand Challenge of optimising disease prediction, diagnosis and intervention.
心脏病是死亡的主要原因,通常导致心律失常或机械性死亡,例如心力衰竭,当心脏无法正常泵血时就会发生这种情况。尽管调整生活方式和终生治疗来控制症状,但病情通常会随着时间的推移而恶化,并可能导致死亡或紧急心脏移植。需要新的方法来解释不同患者群体中心脏病的变异性,并正确评估严重程度和风险。来自多模态数据的新生物标志物可以通过提高诊断灵敏度、提供更多病理生理学细节、预测疾病进展以及确定最能缓解每个人病情的治疗方案,提供比现有技术更强的预后。该项目的目标是开发新颖的计算方法,利用人工智能方法与机械建模和模拟之间的协同作用,以实现精准心脏病学。具体目标包括确定新的多模式生物标志物来定义心脏病亚组,研究解释这些亚组的疾病的潜在机制,以及确定最能改善每个亚组结果的治疗目标和治疗方法。这些研究将通过使用数据驱动的方法来利用英国生物银行和临床实践研究数据链电子健康记录中包含的丰富信息,并通过数字孪生和模拟来增强这些信息。将通过使用机器学习策略将临床数据(例如心脏磁共振成像和心电图)与患者人口统计数据(例如年龄、性别、合并症)和遗传学相结合来确定代表性患者群体。无监督聚类策略可以提供初步的患者亚组。这些子组可以与从基于生成模型的新颖数据表示策略获得的子组进行比较或增强(Beetz 等人,2022)。这将有助于解释人群中心脏病的表型变异性,并有助于自动识别定义亚组的生物标志物。这些亚组之间的机制差异可以使用心脏数字孪生来解释,心脏数字孪生是使用现有的机电管道构建的,该管道根据获得的患者簇的质心模拟心脏活动(Camps 等人,2021;Banerjee 等人,2021)。为了改善临床目标识别,我们将通过对每个组的代表性数字双胞胎进行模拟测试,研究治疗方案的功效及其与新生物标志物的联系。总之,该项目将提供结合人工智能和模拟方法的新颖策略,帮助发现心脏生物标志物的新数据驱动趋势,并在每个患者的水平上进行心脏模拟,以揭示疾病机制。这项工作旨在改进当前的诊断方法,并为心脏病患者找到更适合的治疗方案,帮助减轻全球致命心脏病的负担。该项目属于 EPSRC 医疗技术研究领域,更具体地说,是临床技术和分析科学的交叉点,解决优化疾病预测、诊断和干预的巨大挑战。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
- DOI:
- 发表时间:
2021 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('', 18)}}的其他基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
- 批准号:
2896097 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
- 批准号:
2780268 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
- 批准号:
2908918 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
- 批准号:
2908693 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
- 批准号:
2908917 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
- 批准号:
2879438 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
- 批准号:
2890513 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
- 批准号:
2876993 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
相似国自然基金
黏液层/细菌被膜双重渗透型抗菌聚多肽纳米载体用于肺部给药治疗慢性阻塞性肺病
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Erk1/2/CREB/BDNF通路在CSF1R相关性白质脑病致病机制中的作用研究
- 批准号:82371255
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
Got2基因对浆细胞样树突状细胞功能的调控及其在系统性红斑狼疮疾病中的作用研究
- 批准号:82371801
- 批准年份:2023
- 资助金额:47.00 万元
- 项目类别:面上项目
噬菌体靶向肠道粪肠球菌提高帕金森病左旋多巴疗效的机制研究
- 批准号:82371251
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
肠道菌群介导的脱氧胆酸激活S1PR2/NLRP3/IL-1β通路在炎症性肠病合并艰难梭菌感染中的致病机制研究
- 批准号:82372306
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
PET/MR多模态分子影像在阿尔茨海默病炎症机制中的研究
- 批准号:82372073
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
牙周炎对腹主动脉瘤的作用和机制研究
- 批准号:82370953
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
G蛋白偶联受体GPR110调控Lp-PLA2抑制非酒精性脂肪性肝炎的作用及机制研究
- 批准号:82370865
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
DJ-1与Calnexin互作调控线粒体—内质网联络区参与帕金森病病理机制的研究
- 批准号:82371414
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
DACH1对糖尿病肾病足细胞脂质代谢的调控作用和机制研究
- 批准号:82370719
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Dissecting the Myeloid-Th17 axis in the pathogenesis of Colitis-associated Colorectal Cancer
剖析结肠炎相关结直肠癌发病机制中的骨髓-Th17 轴
- 批准号:
10581383 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting the impact of tumor-intrinsic chromosomal instability on the cancer ecosystem
剖析肿瘤内在染色体不稳定性对癌症生态系统的影响
- 批准号:
10651060 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting the impact of immune environment on Candida albicans pathogenic potential in the gut
剖析免疫环境对肠道白色念珠菌致病潜力的影响
- 批准号:
10724531 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting functional subgroups and closed-loop circuits between the pedunculopontine nucleus and the basal ganglia
解剖桥脚核和基底神经节之间的功能亚组和闭环回路
- 批准号:
10677467 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting the Acid Ceramidase Pathway in Hepatic Fibrogenesis
剖析肝纤维形成中的酸性神经酰胺酶途径
- 批准号:
10736680 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting hybrid epithelial-mesenchymal states in head and neck cancer
剖析头颈癌的混合上皮间质状态
- 批准号:
10566685 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting the origin, regulation and function of microglial subsets in Alzheimer's disease
剖析阿尔茨海默病中小胶质细胞亚群的起源、调控和功能
- 批准号:
10660028 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting the heterogeneity and function of myeloid cells in lupus nephritis
剖析狼疮性肾炎骨髓细胞的异质性和功能
- 批准号:
10588862 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Dissecting the Conformational Flexibility of HIV-1 Envelope Glycoproteins
剖析 HIV-1 包膜糖蛋白的构象灵活性
- 批准号:
10546775 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:














{{item.name}}会员




