Prediction of Sepsis in the Intensive Care Unit With Minimal Electronic Health Record Data: A Machine Learning Approach
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Sepsis is one of the leading causes of mortality in hospitalized patients. Despite this fact, a reliable means of predicting sepsis onset remains elusive. Early and accurate sepsis onset predictions could allow more aggressive and targeted therapy while maintaining antimicrobial stewardship. Existing detection methods suffer from low performance and often require time-consuming laboratory test results. OBJECTIVE: To study and validate a sepsis prediction method, InSight, for the new Sepsis-3 definitions in retrospective data, make predictions using a minimal set of variables from within the electronic health record data, compare the performance of this approach with existing scoring systems, and investigate the effects of data sparsity on InSight performance. METHODS: We apply InSight, a machine learning classification system that uses multivariable combinations of easily obtained patient data (vitals, peripheral capillary oxygen saturation, Glasgow Coma Score, and age), to predict sepsis using the retrospective Multiparameter Intelligent Monitoring in Intensive Care (MIMIC)-III dataset, restricted to intensive care unit (ICU) patients aged 15 years or more. Following the Sepsis-3 definitions of the sepsis syndrome, we compare the classification performance of InSight versus quick sequential organ failure assessment (qSOFA), modified early warning score (MEWS), systemic inflammatory response syndrome (SIRS), simplified acute physiology score (SAPS) II, and sequential organ failure assessment (SOFA) to determine whether or not patients will become septic at a fixed period of time before onset. We also test the robustness of the InSight system to random deletion of individual input observations. RESULTS: In a test dataset with 11.3% sepsis prevalence, InSight produced superior classification performance compared with the alternative scores as measured by area under the receiver operating characteristic curves (AUROC) and area under precision-recall curves (APR). In detection of sepsis onset, InSight attains AUROC = 0.880 (SD 0.006) at onset time and APR = 0.595 (SD 0.016), both of which are superior to the performance attained by SIRS (AUROC: 0.609; APR: 0.160), qSOFA (AUROC: 0.772; APR: 0.277), and MEWS (AUROC: 0.803; APR: 0.327) computed concurrently, as well as SAPS II (AUROC: 0.700; APR: 0.225) and SOFA (AUROC: 0.725; APR: 0.284) computed at admission (P<.001 for all comparisons). Similar results are observed for 1-4 hours preceding sepsis onset. In experiments where approximately 60% of input data are deleted at random, InSight attains an AUROC of 0.781 (SD 0.013) and APR of 0.401 (SD 0.015) at sepsis onset time. Even with 60% of data missing, InSight remains superior to the corresponding SIRS scores (AUROC and APR, P<.001), qSOFA scores (P=.0095; P<.001) and superior to SOFA and SAPS II computed at admission (AUROC and APR, P<.001), where all of these comparison scores (except InSight) are computed without data deletion. CONCLUSIONS: Despite using little more than vitals, InSight is an effective tool for predicting sepsis onset and performs well even with randomly missing data.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,015 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».