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Enregistrement W4206714484 · doi:10.2196/31760

Predicting High Flow Nasal Cannula Failure in an Intensive Care Unit Using a Recurrent Neural Network With Transfer Learning and Input Data Perseveration: Retrospective Analysis

2022· article· en· W4206714484 sur OpenAlexvenueno aff
George A. Pappy, Melissa Aczon, Randall C. Wetzel, David Ledbetter

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRespiratory Support and Mechanisms
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNasal cannulaMedicineIntubationReceiver operating characteristicIntensive care unitRetrospective cohort studyContinuous positive airway pressurePositive airway pressureIntensive careMedical recordIntensive care medicineEmergency medicineAnesthesiaSurgeryCannulaInternal medicineObstructive sleep apnea

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: High flow nasal cannula (HFNC) provides noninvasive respiratory support for children who are critically ill who may tolerate it more readily than other noninvasive ventilation (NIV) techniques such as bilevel positive airway pressure and continuous positive airway pressure. Moreover, HFNC may preclude the need for mechanical ventilation (intubation). Nevertheless, NIV or intubation may ultimately be necessary for certain patients. Timely prediction of HFNC failure can provide an indication for increasing respiratory support. OBJECTIVE: The aim of this study is to develop and compare machine learning (ML) models to predict HFNC failure. METHODS: A retrospective study was conducted using the Virtual Pediatric Intensive Care Unit database of electronic medical records of patients admitted to a tertiary pediatric intensive care unit between January 2010 and February 2020. Patients aged <19 years, without apnea, and receiving HFNC treatment were included. A long short-term memory (LSTM) model using 517 variables (vital signs, laboratory data, and other clinical parameters) was trained to generate a continuous prediction of HFNC failure, defined as escalation to NIV or intubation within 24 hours of HFNC initiation. For comparison, 7 other models were trained: a logistic regression (LR) using the same 517 variables, another LR using only 14 variables, and 5 additional LSTM-based models using the same 517 variables as the first LSTM model and incorporating additional ML techniques (transfer learning, input perseveration, and ensembling). Performance was assessed using the area under the receiver operating characteristic (AUROC) curve at various times following HFNC initiation. The sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values of predictions at 2 hours after HFNC initiation were also evaluated. These metrics were also computed for a cohort with primarily respiratory diagnoses. RESULTS: A total of 834 HFNC trials (455 [54.6%] training, 173 [20.7%] validation, and 206 [24.7%] test) met the inclusion criteria, of which 175 (21%; training: 103/455, 22.6%; validation: 30/173, 17.3%; test: 42/206, 20.4%) escalated to NIV or intubation. The LSTM models trained with transfer learning generally performed better than the LR models, with the best LSTM model achieving an AUROC of 0.78 versus 0.66 for the 14-variable LR and 0.71 for the 517-variable LR 2 hours after initiation. All models except for the 14-variable LR achieved higher AUROCs in the respiratory cohort than in the general intensive care unit population. CONCLUSIONS: ML models trained using electronic medical record data were able to identify children at risk of HFNC failure within 24 hours of initiation. LSTM models that incorporated transfer learning, input data perseveration, and ensembling showed improved performance compared with the LR and standard LSTM models.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,030
Tête enseignante GPT0,307
Écart entre enseignants0,277 · 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'étudeObservationnel
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

Citations5
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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