New approaches for improving cardiovascular risk assessment

Abstract

Introduction and Objectives: Clinical guidelines recommend the use of cardiovascular risk assessment tools (risk scores) to predict the risk of events such as cardiovascular death, since these scores can aid clinical decision-making and thereby reduce the social and economic costs of cardiovascular disease (CVD). However, despite their importance, risk scores present important weaknesses that can diminish their reliability in clinical contexts. This study presents a new framework, based on current risk assessment tools, that aims to minimize these limitations. Methods: Appropriate application and combination of existing knowledge is the main focus of this work. Two different methodologies are applied: (i) a combination scheme that enables data to be extracted and processed from various sources of information, including current risk assessment tools and the contributions of the physician; and (ii) a personalization scheme based on the creation of patient groups with the purpose of identifying the most suitable risk assessment tool to assess the risk of a specific patient. Results: Validation was performed based on a real patient dataset of 460 patients at Santa Cruz Hospital, Lisbon, Portugal, diagnosed with non-ST-segment elevation acute coronary syndrome. Promising results were obtained with both approaches, which achieved sensitivity, specificity and geometric mean of 78.79%, 73.07% and 75.87%, and 75.69%, 69.79% and 72.71%, respectively. Conclusions: The proposed approaches present better performances than current CVD risk scores; however, additional datasets are required to back up these findings. Resumo: Introdução e objetivos: As recomendações clínicas prevêem o uso de ferramentas de avaliação de risco cardiovascular para determinar o risco de um evento, p. ex. morte cardiovascular, pois podem auxiliar a decisão clínica reduzindo assim os custos sociais e económicos da doença cardiovascular (DCV). No entanto, esta avaliação de risco apresenta algumas fragilidades que podem comprometer a sua aplicação em contexto clínico. Este trabalho, tendo por base ferramentas de avaliação de risco aplicadas na prática clínica, pretende minimizar as limitações identificadas. Métodos: A exploração/combinação de conhecimento existente é o principal foco deste trabalho, no qual são desenvolvidas duas metodologias: i) a criação de um esquema de combinação que permita a extração e processamento de dados de diversas fontes de informação: ferramentas de avaliação de risco aplicadas na prática clínica, literatura e/ou contribuições dos cardiologistas; ii) sistema de personalização baseado na criação de grupos de pacientes, com o objetivo de identificar a ferramenta de avaliação de risco mais adequada para um paciente específico. Resultados: A validação foi efetuada com base num conjunto de dados reais: i) Hospital Santa Cruz, Portugal, 460 pacientes com síndrome coronária aguda sem elevação do segmento ST (SCAsEST). Nas duas abordagens foram obtidos resultados promissores, sendo registados respetivamente valores de sensibilidade, especificidade e média geométrica de (78,79%, 73,07% e 75,87%); (75,69%, 69,79% e 72,71). Conclusões: As metodologias propostas apresentaram melhores resultados quando comparadas com as ferramentas individuais de avaliação de risco aplicadas na prática clínica; no entanto são necessários conjuntos de dados adicionais para reforçar estas conclusões. Keywords: Cardiovascular risk assessment, Model combination, Personalization, Clinical decision support systems, Risk scores, Palavras-chave: Avaliação de risco cardiovascular, Combinação de modelos, Personalização, Sistemas de apoio à decisão clínica, Classificadores de risco