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DOI: 10.1055/s-0038-1635364
An Information Theory Approach to the Diagnosis of the Presence and Severity of Coronary Artery Disease
Ein informationstheoretischer Ansatz zur Diagnose des Vorliegens und Schweregrades einer HerzarterienerkrankungPublication History
Publication Date:
19 February 2018 (online)
Summary
Non-invasive testing for the diagnosis of coronary artery disease (CAD) is usually based on the exercise ECG alone or combined with thallium scintigraphy, while coronary angiography generally represents the final work-up.
In this paper, we evaluate the relative merits of each diagnostic strategy in terms of its financial cost and of the reduction in diagnostic uncertainty. The uncertainty level before and after test is measured with the help of concepts used in information theory. The basic inputs of the program are:
1) the prior probability of CAD (p) and of its severity, obtained from a large data bank (CADENZA);
2) conditional probabilities of the presence and severity of CAD according to exercise ECG and thallium scintigraphy results obtained from the Louvain data bank; and
3) the financial cost of each technique as well as society’s willingness to pay (WTP) for a reduction in diagnostic uncertainty.
We present a graph showing the optimal strategy in terms of p and WTP. When information is sought only about the presence of CAD, arteriography is hardly ever the preferred test. However, once the severity of CAD also matters, it is the best procedure for values of p exceeding .75. Below this level, thallium scintigraphy is the most effective approach.
Die nicht-invasive Untersuchung bei der Diagnose Herzarterienerkrankung (CAD) basiert im allgemeinen ausschließlich auf dem Belastungs-EKG oder einer Kombination desselben mit Thallium-Szintigraphie, während eine Koronarangiographie den letzten Ausweg darstellt. In dieser Arbeit werden die relativen Vorzüge einer jeden diagnostischen Strategie im Hinblick auf ihre Kosten und auf die Verminderung der diagnostischen Unsicherheit ausgewertet. Der Unsicherheitspegel vor und nach der Untersuchung wird mit Hilfe von in der Informationstheorie angewandten Konzepten gemessen. Bei dem Programm werden eingegeben:
1. die A-priori-Wahrscheinlichkeit einer Herzarterienerkrankung CAD (p) und ihres Schweregrades, entnommen aus einer großen Datenbank (CADENZA);
2. bedingte Wahrscheinlichkeiten des Vorhandenseins und der Schwere einer Herzarterienerkrankung nach den Ergebnissen des Belastungs-EKGs und der Thallium-Szintigraphie;
3. die Kosten jedes Verfahrens sowie die Bereitschaft unserer Gesellschaft, für die Verminderung der diagnostischen Ungewißheit aufzukommen (WTP).
Wir bringen eine Grafik, welche die optimale Strategie unter dem Gesichtspunkt von p und WTP aufzeigt. Wenn lediglich über das Vorhandensein einer Herzarterienerkrankung Information gewünscht wird, ist eine Arteriographie fast nie die bevorzugte Untersuchungsmethode. Wenn jedoch auch der Schweregrad einer solchen Erkrankung eine Rolle spielt, ist dies das beste Verfahren für 0,75 überschreitende Werte von p. Unter diesem Pegel ist eine Thallium-Szintigraphie das wirksamste Vorgehen.