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Enregistrement W4206955470 · doi:10.2196/32508

Machine Learning Models for Predicting Influential Factors of Early Outcomes in Acute Ischemic Stroke: Registry-Based Study

2022· article· en· W4206955470 sur OpenAlexvenueno aff
Po-Yuan Su, Yi‐Chia Wei, Hao Luo, Chi‐Hung Liu, Wen‐Yi Huang, Kuan‐Fu Chen, Ching‐Po Lin, Hung‐Yu Wei, Tsong‐Hai Lee

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAcute Ischemic Stroke Management
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesChang Gung Medical Foundation
Mots-clésMachine learningRandom forestMedicineArtificial intelligenceArtificial neural networkStroke (engine)Gradient boostingReceiver operating characteristicModified Rankin ScaleSupport vector machineResamplingComputer scienceIschemic strokeInternal medicineEngineeringIschemia

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Timely and accurate outcome prediction plays a vital role in guiding clinical decisions on acute ischemic stroke. Early condition deterioration and severity after the acute stage are determinants for long-term outcomes. Therefore, predicting early outcomes is crucial in acute stroke management. However, interpreting the predictions and transforming them into clinically explainable concepts are as important as the predictions themselves. OBJECTIVE: This work focused on machine learning model analysis in predicting the early outcomes of ischemic stroke and used model explanation skills in interpreting the results. METHODS: Acute ischemic stroke patients registered on the Stroke Registry of the Chang Gung Healthcare System (SRICHS) in 2009 were enrolled for machine learning predictions of the two primary outcomes: modified Rankin Scale (mRS) at hospital discharge and in-hospital deterioration. We compared 4 machine learning models, namely support vector machine (SVM), random forest (RF), light gradient boosting machine (LGBM), and deep neural network (DNN), with the area under the curve (AUC) of the receiver operating characteristic curve. Further, 3 resampling methods, random under sampling (RUS), random over sampling, and the synthetic minority over-sampling technique, dealt with the imbalanced data. The models were explained based on the ranking of feature importance and the SHapley Additive exPlanations (SHAP). RESULTS: RF performed well in both outcomes (discharge mRS: mean AUC 0.829, SD 0.018; in-hospital deterioration: mean AUC 0.710, SD 0.023 on original data and 0.728, SD 0.036 on resampled data with RUS for imbalanced data). In addition, DNN outperformed other models in predicting in-hospital deterioration on data without resampling (mean AUC 0.732, SD 0.064). In general, resampling contributed to the limited improvement of model performance in predicting in-hospital deterioration using imbalanced data. The features obtained from the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS), white blood cell differential counts, and age were the key features for predicting discharge mRS. In contrast, the NIHSS total score, initial blood pressure, having diabetes mellitus, and features from hemograms were the most important features in predicting in-hospital deterioration. The SHAP summary described the impacts of the feature values on each outcome prediction. CONCLUSIONS: Machine learning models are feasible in predicting early stroke outcomes. An enriched feature bank could improve model performance. Initial neurological levels and age determined the activity independence at hospital discharge. In addition, physiological and laboratory surveillance aided in predicting in-hospital deterioration. The use of the SHAP explanatory method successfully transformed machine learning predictions into clinically meaningful results.

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)0,018
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,033
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 enseignants0,018
Score d'incertitude au seuil0,094

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0180,033
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,023
Tête enseignante GPT0,304
Écart entre enseignants0,281 · 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

Citations34
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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