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Enregistrement W4292953849 · doi:10.2196/37658

Predicting Abnormalities in Laboratory Values of Patients in the Intensive Care Unit Using Different Deep Learning Models: Comparative Study

2022· article· en· W4292953849 sur OpenAlexvenueno aff
Ahmad Ayad, Ahmed Hallawa, Arne Peine, Lukas Märtin, Lejla Begic Fazlic, Guido Dartmann, Gernot Marx, Anke Schmeink

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDocumentationIntensive care unitMedical recordMedicineHealth careProcess (computing)Medical emergencyTest (biology)Computer scienceIntensive careIntensive care medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: In recent years, the volume of medical knowledge and health data has increased rapidly. For example, the increased availability of electronic health records (EHRs) provides accurate, up-to-date, and complete information about patients at the point of care and enables medical staff to have quick access to patient records for more coordinated and efficient care. With this increase in knowledge, the complexity of accurate, evidence-based medicine tends to grow all the time. Health care workers must deal with an increasing amount of data and documentation. Meanwhile, relevant patient data are frequently overshadowed by a layer of less relevant data, causing medical staff to often miss important values or abnormal trends and their importance to the progression of the patient's case. OBJECTIVE: The goal of this work is to analyze the current laboratory results for patients in the intensive care unit (ICU) and classify which of these lab values could be abnormal the next time the test is done. Detecting near-future abnormalities can be useful to support clinicians in their decision-making process in the ICU by drawing their attention to the important values and focus on future lab testing, saving them both time and money. Additionally, it will give doctors more time to spend with patients, rather than skimming through a long list of lab values. METHODS: We used Structured Query Language to extract 25 lab values for mechanically ventilated patients in the ICU from the MIMIC-III and eICU data sets. Additionally, we applied time-windowed sampling and holding, and a support vector machine to fill in the missing values in the sparse time series, as well as the Tukey range to detect and delete anomalies. Then, we used the data to train 4 deep learning models for time series classification, as well as a gradient boosting-based algorithm and compared their performance on both data sets. RESULTS: The models tested in this work (deep neural networks and gradient boosting), combined with the preprocessing pipeline, achieved an accuracy of at least 80% on the multilabel classification task. Moreover, the model based on the multiple convolutional neural network outperformed the other algorithms on both data sets, with the accuracy exceeding 89%. CONCLUSIONS: In this work, we show that using machine learning and deep neural networks to predict near-future abnormalities in lab values can achieve satisfactory results. Our system was trained, validated, and tested on 2 well-known data sets to ensure that our system bridged the reality gap as much as possible. Finally, the model can be used in combination with our preprocessing pipeline on real-life EHRs to improve patients' diagnosis and treatment.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Qualitatif · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,480
Score d'incertitude au seuil0,701

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,065
Tête enseignante GPT0,349
Écart entre enseignants0,284 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeQualitatif
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

Citations12
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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