Predicting Therapeutic Response to Unfractionated Heparin Therapy: Machine Learning Approach
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Unfractionated heparin (UFH) is an anticoagulant drug that is considered a high-risk medication because an excessive dose can cause bleeding, whereas an insufficient dose can lead to a recurrent embolic event. Therapeutic response to the initiation of intravenous UFH is monitored using activated partial thromboplastin time (aPTT) as a measure of blood clotting time. Clinicians iteratively adjust the dose of UFH toward a target, indication-defined therapeutic aPTT range using nomograms, but this process can be imprecise and can take ≥36 hours to achieve the target range. Thus, a more efficient approach is required. OBJECTIVE: In this study, we aimed to develop and validate a machine learning (ML) algorithm to predict aPTT within 12 hours after a specified bolus and maintenance dose of UFH. METHODS: This was a retrospective cohort study of 3019 patient episodes of care from January 2017 to August 2020 using data collected from electronic health records of 5 hospitals in Queensland, Australia. Data from 4 hospitals were used to build and test ensemble models using cross-validation, whereas data from the fifth hospital were used for external validation. We built 2 ML models: a regression model to predict the aPTT value after a UFH bolus dose and a multiclass model to predict the aPTT, classified as subtherapeutic (aPTT <70 seconds), therapeutic (aPTT 70-100 seconds), or supratherapeutic (aPTT >100 seconds). Modeling was performed using Driverless AI (H2O), an automated ML tool, and 17 different experiments were iteratively conducted to optimize model accuracy. RESULTS: In predicting aPTT, the best performing model was an ensemble with 4x LightGBM models with a root mean square error of 31.35 (SD 1.37). In predicting the aPTT class using a repurposed data set, the best performing ensemble model achieved an accuracy of 0.599 (SD 0.0289) and an area under the receiver operating characteristic curve of 0.735. External validation yielded similar results: root mean square error of 30.52 (SD 1.29) for the aPTT prediction model, and accuracy of 0.568 (SD 0.0315) and area under the receiver operating characteristic curve of 0.724 for the aPTT multiclassification model. CONCLUSIONS: To the best of our knowledge, this is the first ML model applied to intravenous UFH dosing that has been developed and externally validated in a multisite adult general medical and surgical inpatient setting. We present the processes of data collection, preparation, and feature engineering for replication.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,018 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,008 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 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 tête enseignante, 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 ».