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Enregistrement W4318217814 · doi:10.21203/rs.3.rs-2502332/v1

Machine Learning-based Prediction of Treatment Outcome of Patients with COVID-19 and Comorbidities: A South African Cohort Study

2023· preprint· en· W4318217814 sur OpenAlexaff
Olawande Daramola, Tatenda Duncan Kavu, Maritha J. Kotze, Jeanine Von Metzinger, Oluwafemi A. Sarumi, Boniface Kabaso, Thomas Moser, Karl A. Stroetmann, Isaac Fwemba, Fisayo Daramola, Martha Nyirenda, Susan J. van Rensburg, Peter S. Nyasulu

Notice bibliographique

RevueResearch Square · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCOVID-19 diagnosis using AI
Établissements canadiensUniversity of Victoria
Organismes subventionnairesMedical Research CouncilCape Peninsula University of TechnologyUniversiteit StellenboschSouth African Medical Research Council
Mots-clésArtificial intelligenceInterpretabilityMachine learningSupport vector machineMultilayer perceptronPrincipal component analysisPerceptronMedicineCoronavirus disease 2019 (COVID-19)CohortComputer scienceInternal medicineArtificial neural network

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background: As a result of the COVID-19 pandemic, various clinical intervention methods and AI methods have been employed in the detection, diagnosis, and prognosis of COVID-19 cases. However, limited instances of applying AI to the prognosis of COVID-19 cases in Africa have been reported in the literature. Thus, case studies on the application of machine learning to guide for decision-making on the treatment of COVID-19 cases in Africa are essential. Methods: We applied three machine learning (ML) algorithms: Deep Multi-layer Perceptron (Deep MLP), Extreme Boosted Trees (XGBoost) and Support Vector Machines (SVM) for predicting the outcome of intensive care patients of COVID-19 with comorbidities in a South African hospital. We compared the performance and interpretability of the three ML models when cross-validation (CV) and principal component analysis (PCA) were applied for the prognosis of COVID-19 mortality risk. Results: We found that Deep MLP had the best overall performance when CV and SMOTE were applied without PCA (F1=0.92; AUC = 0.94), followed by SVM (F1=0.83; AUC=0.82). We found that the performance of both SVM and MLP can be enhanced through CV without PCA. XGBoost (F1= 0.81; AUC = 0.79) performed best when none of CV, PCA or SMOTE was applied. XGBoost is not affected by CV and performs worse with PCA. From the model predictions, we identified Length of stay in the hospital, Duration in ICU, Time to ICU from Admission, Days discharged or death, D-dimer (blood clotting factor), and blood pH as the six most critical variables for the prediction of mortality or survival of the COVID-19 patients. We also found other variables: Age at admission, Pf Ratio (PaO2/FiO2 ratio), TropT, Ferritin, ventilation, CRP, and Symptom of Acute respiratory distress syndrome (ARDS) associated with the severity and fatality of COVID-19 cases. Conclusions: This study demonstrates how ML can be applied to identify variables that have prognostic value in the treatment and management of critically ill COVID-19 patients. The findings also reveal the effect of CV and PCA when predicting clinical outcomes of COVID-19 cases

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,012
Score d'incertitude au seuil0,023

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,145
Tête enseignante GPT0,426
Écart entre enseignants0,281 · 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'étudeObservationnel
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
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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