Sociedad Americana de Hirudoterapia

Optimizing warfarin dosing for patients with atrial fibrillation using machine learning

Research article published in Scientific reports (2024)

Última actualización: June 18, 2026Revisado por: ASH Editorial Board
Research article — evidence reviewArticle reference
Evidence: Research reportDesarrollo de fármacosPetch et al. · Scientific reports, 2024

Abstract

While novel oral anticoagulants are increasingly used to reduce risk of stroke in patients with atrial fibrillation, vitamin K antagonists such as warfarin continue to be used extensively for stroke prevention across the world. While effective in reducing the risk of strokes, the complex pharmacodynamics of warfarin make it difficult to use clinically, with many patients experiencing under- and/or over- anticoagulation. In this study we employed a novel implementation of deep reinforcement learning to provide clinical decision support to optimize time in therapeutic International Normalized Ratio (INR) range. We used a novel semi-Markov decision process formulation of the Batch-Constrained deep Q-learning algorithm to develop a reinforcement learning model to dynamically recommend optimal warfarin dosing to achieve INR of 2.0-3.0 for patients with atrial fibrillation. The model was developed using data from 22,502 patients in the warfarin treated groups of the pivotal randomized clinical trials of edoxaban (ENGAGE AF-TIMI 48), apixaban (ARISTOTLE) and rivaroxaban (ROCKET AF). The model was externally validated on data from 5730 warfarin-treated patients in a fourth trial of dabigatran (RE-LY) using multilevel regression models to estimate the relationship between center-level algorithm consistent dosing, time in therapeutic INR range (TTR), and a composite clinical outcome of stroke, systemic embolism or major hemorrhage. External validation showed a positive association between center-level algorithm-consistent dosing and TTR (R2 = 0.56). Each 10% increase in algorithm-consistent dosing at the center level independently predicted a 6.78% improvement in TTR (95% CI 6.29, 7.28; p < 0.001) and a 11% decrease in the composite clinical outcome (HR 0.89; 95% CI 0.81, 1.00; p = 0.015). These results were comparable to those of a rules-based clinical algorithm used for benchmarking, for which each 10% increase in algorithm-consistent dosing independently predicted a 6.10% increase in TTR (95% CI 5.67, 6.54, p < 0.001) and a 10% decrease in the composite outcome (HR 0.90; 95% CI 0.83, 0.98, p = 0.018). Our findings suggest that a deep reinforcement learning algorithm can optimize time in therapeutic range for patients taking warfarin. A digital clinical decision support system to promote algorithm-consistent warfarin dosing could optimize time in therapeutic range and improve clinical outcomes in atrial fibrillation globally.

Abstract sourced from PubMed (NCBI) for the cited record. See the original publication for the authoritative version.

Publication typeJournal Article
Indexed MeSH termsHumansAdministration, OralAnticoagulantsAtrial FibrillationMachine LearningRivaroxabanStrokeTreatment OutcomeWarfarinRandomized Controlled Trials as Topic

Resumen

Peer-reviewed pharmacology and drug-development research relevant to anticoagulants and leech-derived compounds. Indexed in PubMed and verified against the NCBI record.

Por qué esto importa para la hirudoterapia

Este estudio construyó un modelo de aprendizaje por refuerzo profundo (un algoritmo de aprendizaje profundo Q con restricciones por lote) para recomendar dosis de warfarina con un INR objetivo de 2.0-3.0, entrenado en 22,502 pacientes tratados con warfarina de los ensayos clínicos pivotes de edoxabán, apixabán y rivaroxabán y validado externamente en 5,730 pacientes con warfarina del ensayo RE-LY de dabigatrán, donde una mayor adherencia a nivel de centro a la dosificación del algoritmo se asoció con un tiempo mejorado dentro del rango terapéutico y una menor tasa compuesta de ictus, embolia sistémica o hemorragia mayor. Para la ASH es tangencial: es un estudio de optimización computacional de la dosificación para un antagonista de la vitamina K, situado en el extremo más lejano del paisaje de la anticoagulación que contextualiza el papel histórico del secretoma de la sanguijuela en la ciencia anticoagulante, sin ningún agente derivado de sanguijuelas involucrado. Las limitaciones son que este es un análisis de aprendizaje automático retrospectivo de conjuntos de datos de ensayos en lugar de una prueba aleatoria prospectiva del algoritmo en la práctica (asociaciones, no una prueba de que la herramienta mejora los resultados cuando se implementa), y se refiere únicamente a la gestión de la warfarina, totalmente fuera de la hirudoterapia.

Citación

Optimizing warfarin dosing for patients with atrial fibrillation using machine learning.

Petch et al. · Scientific reports, 2024

Contexto clínico relacionado

Añadido a la biblioteca ASH: May 29, 2026 · Última actualización del sitio: June 18, 2026

Este sitio web proporciona información educativa y no constituye consejo médico, diagnóstico ni recomendaciones de tratamiento. La terapia con sanguijuelas medicinales conlleva riesgos clínicamente significativos y debe ser realizada únicamente por profesionales calificados bajo protocolos aprobados institucionalmente. La autorización 510(k) de la FDA para sanguijuelas medicinales se limita a indicaciones específicas; las discusiones sobre uso investigativo y fuera de indicación se señalan correspondientemente. Para orientación médica específica, consulte a un profesional de salud calificado.