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Enregistrement W3013783227 · doi:10.2196/17257

Accurate Prediction of Coronary Heart Disease for Patients With Hypertension From Electronic Health Records With Big Data and Machine-Learning Methods: Model Development and Performance Evaluation

2020· article· en· W3013783227 sur OpenAlexvenueno aff
Zhenzhen Du, Yujie Yang, Jing Zheng, Qi Li, Denan Lin, Ye Li, Jianping Fan, Wen Cheng, Xie-Hui Chen, Yunpeng Cai

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineHealth Professions
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésRandom forestMachine learningLogistic regressionReceiver operating characteristicMedicineArtificial intelligenceTest setPopulationComputer scienceBig dataEnsemble learningStatisticsData miningMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Predictions of cardiovascular disease risks based on health records have long attracted broad research interests. Despite extensive efforts, the prediction accuracy has remained unsatisfactory. This raises the question as to whether the data insufficiency, statistical and machine-learning methods, or intrinsic noise have hindered the performance of previous approaches, and how these issues can be alleviated. OBJECTIVE: Based on a large population of patients with hypertension in Shenzhen, China, we aimed to establish a high-precision coronary heart disease (CHD) prediction model through big data and machine-learning. METHODS: Data from a large cohort of 42,676 patients with hypertension, including 20,156 patients with CHD onset, were investigated from electronic health records (EHRs) 1-3 years prior to CHD onset (for CHD-positive cases) or during a disease-free follow-up period of more than 3 years (for CHD-negative cases). The population was divided evenly into independent training and test datasets. Various machine-learning methods were adopted on the training set to achieve high-accuracy prediction models and the results were compared with traditional statistical methods and well-known risk scales. Comparison analyses were performed to investigate the effects of training sample size, factor sets, and modeling approaches on the prediction performance. RESULTS: An ensemble method, XGBoost, achieved high accuracy in predicting 3-year CHD onset for the independent test dataset with an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) value of 0.943. Comparison analysis showed that nonlinear models (K-nearest neighbor AUC 0.908, random forest AUC 0.938) outperform linear models (logistic regression AUC 0.865) on the same datasets, and machine-learning methods significantly surpassed traditional risk scales or fixed models (eg, Framingham cardiovascular disease risk models). Further analyses revealed that using time-dependent features obtained from multiple records, including both statistical variables and changing-trend variables, helped to improve the performance compared to using only static features. Subpopulation analysis showed that the impact of feature design had a more significant effect on model accuracy than the population size. Marginal effect analysis showed that both traditional and EHR factors exhibited highly nonlinear characteristics with respect to the risk scores. CONCLUSIONS: We demonstrated that accurate risk prediction of CHD from EHRs is possible given a sufficiently large population of training data. Sophisticated machine-learning methods played an important role in tackling the heterogeneity and nonlinear nature of disease prediction. Moreover, accumulated EHR data over multiple time points provided additional features that were valuable for risk prediction. Our study highlights the importance of accumulating big data from EHRs for accurate disease predictions.

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)0,013
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,017
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 enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,070

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0130,017
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)0,0000,000

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 Opus0,277
Tête enseignante GPT0,458
Écart entre enseignants0,182 · 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

Citations96
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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