Leveraging Large-Scale Electronic Health Records and Interpretable Machine Learning for Clinical Decision Making at the Emergency Department: Protocol for System Development and Validation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: There is a growing demand globally for emergency department (ED) services. An increase in ED visits has resulted in overcrowding and longer waiting times. The triage process plays a crucial role in assessing and stratifying patients' risks and ensuring that the critically ill promptly receive appropriate priority and emergency treatment. A substantial amount of research has been conducted on the use of machine learning tools to construct triage and risk prediction models; however, the black box nature of these models has limited their clinical application and interpretation. OBJECTIVE: In this study, we plan to develop an innovative, dynamic, and interpretable System for Emergency Risk Triage (SERT) for risk stratification in the ED by leveraging large-scale electronic health records (EHRs) and machine learning. METHODS: To achieve this objective, we will conduct a retrospective, single-center study based on a large, longitudinal data set obtained from the EHRs of the largest tertiary hospital in Singapore. Study outcomes include adverse events experienced by patients, such as the need for an intensive care unit and inpatient death. With preidentified candidate variables drawn from expert opinions and relevant literature, we will apply an interpretable machine learning-based AutoScore to develop 3 SERT scores. These 3 scores can be used at different times in the ED, that is, on arrival, during ED stay, and at admission. Furthermore, we will compare our novel SERT scores with established clinical scores and previously described black box machine learning models as baselines. Receiver operating characteristic analysis will be conducted on the testing cohorts for performance evaluation. RESULTS: The study is currently being conducted. The extracted data indicate approximately 1.8 million ED visits by over 810,000 unique patients. Modelling results are expected to be published in 2022. CONCLUSIONS: The SERT scoring system proposed in this study will be unique and innovative because of its dynamic nature and modelling transparency. If successfully validated, our proposed solution will establish a standard for data processing and modelling by taking advantage of large-scale EHRs and interpretable machine learning tools. INTERNATIONAL REGISTERED REPORT IDENTIFIER (IRRID): DERR1-10.2196/34201.
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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 | 0,103 | 0,131 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,006 |
| Bibliométrie | 0,005 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,004 | 0,004 |
| Communication savante | 0,004 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,043 | 0,011 |
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 ».