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Enregistrement W4232063828 · doi:10.2196/preprints.24079

An Artificial Neural Network–Based Pediatric Mortality Risk Score: Development and Performance Evaluation Using Data From a Large North American Registry (Preprint)

2020· preprint· en· W4232063828 sur OpenAlexaff
Niema Ghanad Poor, Nicholas West, Rama Syamala Sreepada, Srinivas Murthy, Matthias Görges

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSepsis Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensUniversity of British ColumbiaBC Children's Hospital
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésReceiver operating characteristicLogistic regressionStatisticsComputer scienceMedicineArtificial neural networkArtificial intelligenceMachine learningRisk of mortalityData miningData setMathematicsInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND In the pediatric intensive care unit (PICU), quantifying illness severity can be guided by risk models to enable timely identification and appropriate intervention. Logistic regression models, including the pediatric index of mortality 2 (PIM-2) and pediatric risk of mortality III (PRISM-III), produce a mortality risk score using data that are routinely available at PICU admission. Artificial neural networks (ANNs) outperform regression models in some medical fields. OBJECTIVE In light of this potential, we aim to examine ANN performance, compared to that of logistic regression, for mortality risk estimation in the PICU. METHODS The analyzed data set included patients from North American PICUs whose discharge diagnostic codes indicated evidence of infection and included the data used for the PIM-2 and PRISM-III calculations and their corresponding scores. We stratified the data set into training and test sets, with approximately equal mortality rates, in an effort to replicate real-world data. Data preprocessing included imputing missing data through simple substitution and normalizing data into binary variables using PRISM-III thresholds. A 2-layer ANN model was built to predict pediatric mortality, along with a simple logistic regression model for comparison. Both models used the same features required by PIM-2 and PRISM-III. Alternative ANN models using single-layer or unnormalized data were also evaluated. Model performance was compared using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) and the area under the precision recall curve (AUPRC) and their empirical 95% CIs. RESULTS Data from 102,945 patients (including 4068 deaths) were included in the analysis. The highest performing ANN (AUROC 0.871, 95% CI 0.862-0.880; AUPRC 0.372, 95% CI 0.345-0.396) that used normalized data performed better than PIM-2 (AUROC 0.805, 95% CI 0.801-0.816; AUPRC 0.234, 95% CI 0.213-0.255) and PRISM-III (AUROC 0.844, 95% CI 0.841-0.855; AUPRC 0.348, 95% CI 0.322-0.367). The performance of this ANN was also significantly better than that of the logistic regression model (AUROC 0.862, 95% CI 0.852-0.872; AUPRC 0.329, 95% CI 0.304-0.351). The performance of the ANN that used unnormalized data (AUROC 0.865, 95% CI 0.856-0.874) was slightly inferior to our highest performing ANN; the single-layer ANN architecture performed poorly and was not investigated further. CONCLUSIONS A simple ANN model performed slightly better than the benchmark PIM-2 and PRISM-III scores and a traditional logistic regression model trained on the same data set. The small performance gains achieved by this two-layer ANN model may not offer clinically significant improvement; however, further research with other or more sophisticated model designs and better imputation of missing data may be warranted. CLINICALTRIAL

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)0,007
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,036

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0070,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,313
Tête enseignante GPT0,405
Écart entre enseignants0,092 · 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

Citations0
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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