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Enregistrement W3117266993 · doi:10.1101/2020.12.23.20248783

Development of a Multivariable Model for COVID-19 Risk Stratification Based on Gradient Boosting Decision Trees

2020· preprint· en· W3117266993 sur OpenAlexafffundabout
Jahir M. Gutierrez, Maksims Volkovs, Tomi Poutanen, Tristan Watson, Laura C. Rosella

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCOVID-19 Clinical Research Studies
Établissements canadiensTrillium Health CentrePublic Health OntarioUniversity of TorontoVector InstituteInstitute for Clinical Evaluative Sciences
Organismes subventionnairesOntario Ministry of Health and Long-Term Care
Mots-clésMedicineCohortDemographyPopulationCohort studyRetrospective cohort studyMortality rateRisk stratificationInternal medicineEnvironmental health

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Importance Population stratification of the adult population in Ontario, Canada by their risk of COVID-19 complications can support rapid pandemic response, resource allocation, and decision making. Objective To develop and validate a multivariable model to predict risk of hospitalization due to COVID-19 severity from routinely collected health records of the entire adult population of Ontario, Canada. Design, Setting, and Participants This cohort study included 36,323 adult patients (age ≥ 18 years) from the province of Ontario, Canada, who tested positive for SARS-CoV-2 nucleic acid by polymerase chain reaction between February 2 and October 5, 2020, and followed up through November 5, 2020. Patients living in long-term care facilities were excluded from the analysis. Main Outcomes and Measures Risk of hospitalization within 30 days of COVID-19 diagnosis was estimated via Gradient Boosting Decision Trees, and risk factor importance was examined via Shapley values. Results The study cohort included 36,323 patients with majority female sex (18,895 [52.02%]) and median (IQR) age of 45 (31-58) years. The cohort had a hospitalization rate of 7.11% (2,583 hospitalizations) with median (IQR) time to hospitalization of 1 (0-5) days, and a mortality rate of 2.49% (906 deaths) with median (IQR) time to death of 12 (6-27) days. In contrast to patients who were not hospitalized, those who were hospitalized had a higher median age (64 years vs 43 years, p-value < 0.001), majority male (56.25% vs 47.35%, p-value<0.001), and had a higher median [IQR] number of comorbidities (3 [2-6] vs 1 [0-3], p-value<0.001). Patients were randomly split into development (n=29,058, 80%) and held-out validation (n=7,265, 20%) cohorts. The final Gradient Boosting model was built using the XGBoost algorithm and achieved high discrimination (development cohort: mean area under the receiver operating characteristic curve across the five folds of 0.852; held-out validation cohort: 0.8475) as well as excellent calibration (R 2 =0.998, slope=1.01, intercept=-0.01). The patients who scored at the top 10% in the validation cohort captured 47.41% of the actual hospitalizations, whereas those scored at the top 30% captured 80.56%. Patients in the held-out validation cohort (n=7,265) with a score of at least 0.5 (n=2,149, 29.58%) had a 20.29% hospitalization rate (positive predictive value 20.29%) compared with 2.2% hospitalization rate for those with a score less than 0.5 (n=5,116, 70.42%; negative predictive value 97.8%). Aside from age, gender and number of comorbidities, the features that most contribute to model predictions were: history of abnormal blood levels of creatinine, neutrophils and leukocytes, geography and chronic kidney disease. Conclusions A risk stratification model has been developed and validated using unique, de-identified, and linked routinely collected health administrative data available in Ontario, Canada. The final XGBoost model showed a high discrimination rate, with the potential utility to stratify patients at risk of serious COVID-19 outcomes. This model demonstrates that routinely collected health system data can be successfully leveraged as a proxy for the potential risk of severe COVID-19 complications. Specifically, past laboratory results and demographic factors provide a strong signal for identifying patients who are susceptible to complications. The model can support population risk stratification that informs patients’ protection most at risk for severe COVID-19 complications.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,068
Score d'incertitude au seuil0,134

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,205
Tête enseignante GPT0,459
Écart entre enseignants0,254 · 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

Citations2
Publié2020
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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