Development and Validation of a Machine Learning Algorithm Predicting Emergency Department Use and Unplanned Hospitalization in Patients With Head and Neck Cancer
Notice bibliographique
Résumé
Importance: Patient-reported symptom burden was recently found to be associated with emergency department use and unplanned hospitalization (ED/Hosp) in patients with head and neck cancer. It was hypothesized that symptom scores could be combined with administrative health data to accurately risk stratify patients. Objective: To develop and validate a machine learning approach to predict future ED/Hosp in patients with head and neck cancer. Design, Setting, and Participants: This was a population-based predictive modeling study of patients in Ontario, Canada, diagnosed with head and neck cancer from January 2007 through March 2018. All outpatient clinical encounters were identified. Edmonton Symptom Assessment System (ESAS) scores and clinical and demographic factors were abstracted. Training and test cohorts were randomly generated in a 4:1 ratio. Various machine learning algorithms were explored, including (1) logistic regression using a least absolute shrinkage and selection operator, (2) random forest, (3) gradient boosting machine, (4) k-nearest neighbors, and (5) an artificial neural network. Data analysis was performed from September 2021 to January 2022. Main Outcomes and Measures: The main outcome was any 14-day ED/Hosp event following symptom assessment. The performance of each model was assessed on the test cohort using the area under the receiver operator characteristic (AUROC) curve and calibration plots. Shapley values were used to identify the variables with greatest contribution to the model. Results: The training cohort consisted of 9409 patients (mean [SD] age, 63.3 [10.9] years) undergoing 59 089 symptom assessments (80%). The remaining 2352 patients (mean [SD] age, 63.3 [11] years) and 14 193 symptom assessments were set aside as the test cohort (20%). Several models had high predictive accuracy, particularly the gradient boosting machine (validation AUROC, 0.80 [95% CI, 0.78-0.81]). A Youden-based cutoff corresponded to a validation sensitivity of 0.77 and specificity of 0.66. Patient-reported symptom scores were consistently identified as being the most predictive features within models. A second model built only with symptom severity data had an AUROC of 0.72 (95% CI, 0.70-0.74). Conclusions and Relevance: In this study, machine learning approaches predicted with a high degree of accuracy ED/Hosp in patients with head and neck cancer. These tools could be used to accurately risk stratify patients and may help direct targeted intervention.
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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 | 0,009 | 0,017 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».