Toward Optimal Heparin Dosing by Comparing Multiple Machine Learning Methods: Retrospective Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Heparin is one of the most commonly used medications in intensive care units. In clinical practice, the use of a weight-based heparin dosing nomogram is standard practice for the treatment of thrombosis. Recently, machine learning techniques have dramatically improved the ability of computers to provide clinical decision support and have allowed for the possibility of computer generated, algorithm-based heparin dosing recommendations. OBJECTIVE: The objective of this study was to predict the effects of heparin treatment using machine learning methods to optimize heparin dosing in intensive care units based on the predictions. Patient state predictions were based upon activated partial thromboplastin time in 3 different ranges: subtherapeutic, normal therapeutic, and supratherapeutic, respectively. METHODS: Retrospective data from 2 intensive care unit research databases (Multiparameter Intelligent Monitoring in Intensive Care III, MIMIC-III; e-Intensive Care Unit Collaborative Research Database, eICU) were used for the analysis. Candidate machine learning models (random forest, support vector machine, adaptive boosting, extreme gradient boosting, and shallow neural network) were compared in 3 patient groups to evaluate the classification performance for predicting the subtherapeutic, normal therapeutic, and supratherapeutic patient states. The model results were evaluated using precision, recall, F1 score, and accuracy. RESULTS: Data from the MIMIC-III database (n=2789 patients) and from the eICU database (n=575 patients) were used. In 3-class classification, the shallow neural network algorithm performed the best (F1 scores of 87.26%, 85.98%, and 87.55% for data set 1, 2, and 3, respectively). The shallow neural network algorithm achieved the highest F1 scores within the patient therapeutic state groups: subtherapeutic (data set 1: 79.35%; data set 2: 83.67%; data set 3: 83.33%), normal therapeutic (data set 1: 93.15%; data set 2: 87.76%; data set 3: 84.62%), and supratherapeutic (data set 1: 88.00%; data set 2: 86.54%; data set 3: 95.45%) therapeutic ranges, respectively. CONCLUSIONS: The most appropriate model for predicting the effects of heparin treatment was found by comparing multiple machine learning models and can be used to further guide optimal heparin dosing. Using multicenter intensive care unit data, our study demonstrates the feasibility of predicting the outcomes of heparin treatment using data-driven methods, and thus, how machine learning-based models can be used to optimize and personalize heparin dosing to improve patient safety. Manual analysis and validation suggested that the model outperformed standard practice heparin treatment dosing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».