Using machine learning models to predict oxygen saturation following ventilator support adjustment in critically ill children: A single center pilot study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: In an intensive care units, experts in mechanical ventilation are not continuously at patient's bedside to adjust ventilation settings and to analyze the impact of these adjustments on gas exchange. The development of clinical decision support systems analyzing patients' data in real time offers an opportunity to fill this gap. OBJECTIVE: The objective of this study was to determine whether a machine learning predictive model could be trained on a set of clinical data and used to predict transcutaneous hemoglobin oxygen saturation 5 min (5min SpO2) after a ventilator setting change. DATA SOURCES: Data of mechanically ventilated children admitted between May 2015 and April 2017 were included and extracted from a high-resolution research database. More than 776,727 data rows were obtained from 610 patients, discretized into 3 class labels (< 84%, 85% to 91% and c92% to 100%). PERFORMANCE METRICS OF PREDICTIVE MODELS: Due to data imbalance, four different data balancing processes were applied. Then, two machine learning models (artificial neural network and Bootstrap aggregation of complex decision trees) were trained and tested on these four different balanced datasets. The best model predicted SpO2 with area under the curves < 0.75. CONCLUSION: This single center pilot study using machine learning predictive model resulted in an algorithm with poor accuracy. The comparison of machine learning models showed that bagged complex trees was a promising approach. However, there is a need to improve these models before incorporating them into a clinical decision support systems. One potentially solution for improving predictive model, would be to increase the amount of data available to limit over-fitting that is potentially one of the cause for poor classification performances for 2 of the three class labels.
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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 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».