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Enregistrement W4242992183 · doi:10.2196/preprints.14993

Exploiting Machine Learning Algorithms and Methods for the Prediction of Agitated Delirium After Cardiac Surgery: Models Development and Validation Study (Preprint)

2019· preprint· en· W4242992183 sur OpenAlexaff
Hani N. Mufti, Gregory M. Hirsch, Samina Abidi, Syed Sibte Raza Abidi

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueIntensive Care Unit Cognitive Disorders
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDeliriumMachine learningArtificial intelligenceRandom forestSupport vector machineLogistic regressionNaive Bayes classifierBayesian networkCardiac surgeryComputer sciencePsychological interventionMedicineIntensive care medicineInternal medicinePsychiatry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND Delirium is a temporary mental disorder that occasionally affects patients undergoing surgery, especially cardiac surgery. It is strongly associated with major adverse events, which in turn leads to increased cost and poor outcomes (eg, need for nursing home due to cognitive impairment, stroke, and death). The ability to foresee patients at risk of delirium will guide the timely initiation of multimodal preventive interventions, which will aid in reducing the burden and negative consequences associated with delirium. Several studies have focused on the prediction of delirium. However, the number of studies in cardiac surgical patients that have used machine learning methods is very limited. OBJECTIVE This study aimed to explore the application of several machine learning predictive models that can pre-emptively predict delirium in patients undergoing cardiac surgery and compare their performance. METHODS We investigated a number of machine learning methods to develop models that can predict delirium after cardiac surgery. A clinical dataset comprising over 5000 actual patients who underwent cardiac surgery in a single center was used to develop the models using logistic regression, artificial neural networks (ANN), support vector machines (SVM), Bayesian belief networks (BBN), naïve Bayesian, random forest, and decision trees. RESULTS Only 507 out of 5584 patients (11.4%) developed delirium. We addressed the underlying class imbalance, using random undersampling, in the training dataset. The final prediction performance was validated on a separate test dataset. Owing to the target class imbalance, several measures were used to evaluate algorithm’s performance for the delirium class on the test dataset. Out of the selected algorithms, the SVM algorithm had the best F1 score for positive cases, kappa, and positive predictive value (40.2%, 29.3%, and 29.7%, respectively) with a P=.01, .03, .02, respectively. The ANN had the best receiver-operator area-under the curve (78.2%; P=.03). The BBN had the best precision-recall area-under the curve for detecting positive cases (30.4%; P=.03). CONCLUSIONS Although delirium is inherently complex, preventive measures to mitigate its negative effect can be applied proactively if patients at risk are prospectively identified. Our results highlight 2 important points: (1) addressing class imbalance on the training dataset will augment machine learning model’s performance in identifying patients likely to develop postoperative delirium, and (2) as the prediction of postoperative delirium is difficult because it is multifactorial and has complex pathophysiology, applying machine learning methods (complex or simple) may improve the prediction by revealing hidden patterns, which will lead to cost reduction by prevention of complications and will optimize patients’ outcomes.

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)0,010
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,020
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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,019
Score d'incertitude au seuil0,051

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0100,020
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
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 Opus0,057
Tête enseignante GPT0,334
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'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

Citations1
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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