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Enregistrement W2523834880 · doi:10.2196/medinform.5909

Prediction of Sepsis in the Intensive Care Unit With Minimal Electronic Health Record Data: A Machine Learning Approach

2016· article· en· W2523834880 sur OpenAlexvenueno aff
Thomas Desautels, Jacob Calvert, Jana Hoffman, Melissa Jay, Yaniv Kerem, Lisa Shieh, David Shimabukuro, Uli K. Chettipally, Mitchell D. Feldman, Chris W. Barton, David J. Wales, Ritankar Das

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSepsis Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Science Foundation
Mots-clésSepsisMedicineSystemic inflammatory response syndromeMewsIntensive care unitEarly warning scoreMachine learningIntensive care medicineElectronic health recordIntensive careArtificial intelligenceMedical recordComputer scienceEmergency medicineHealth careInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,015
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,022

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,015
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,092
Tête enseignante GPT0,352
Écart entre enseignants0,260 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations533
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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