Prediction of delayed cerebral ischemia after cerebral aneurysm rupture using explainable machine learning approach
Notice bibliographique
Résumé
BackgroundAneurysmal subarachnoid hemorrhage results in significant mortality and disability, which is worsened by the development of delayed cerebral ischemia. Tests to identify patients with delayed cerebral ischemia prospectively are of high interest.ObjectiveWe created a machine learning system based on clinical variables to predict delayed cerebral ischemia in aneurysmal subarachnoid hemorrhage patients. We also determined which variables have the most impact on delayed cerebral ischemia prediction using SHapley Additive exPlanations method.Methods500 aneurysmal subarachnoid hemorrhage patients were identified and 369 met inclusion criteria: 70 patients developed delayed cerebral ischemia (delayed cerebral ischemia+) and 299 did not (delayed cerebral ischemia-). The algorithm was trained based upon age, sex, hypertension (HTN), diabetes, hyperlipidemia, congestive heart failure, coronary artery disease, smoking history, family history of aneurysm, Fisher Grade, Hunt and Hess score, and external ventricular drain placement. Random Forest was selected for this project, and prediction outcome of the algorithm was delayed cerebral ischemia+. SHapley Additive exPlanations was used to visualize each feature's contribution to the model prediction.ResultsThe Random Forest machine learning algorithm predicted delayed cerebral ischemia: accuracy 80.65% (95% CI: 72.62-88.68), area under the curve 0.780 (95% CI: 0.696-0.864), sensitivity 12.5% (95% CI: -3.7 to 28.7), specificity 94.81% (95% CI: 89.85-99.77), PPV 33.3% (95% CI: -4.39 to 71.05), and NPV 84.1% (95% CI: 76.38-91.82). SHapley Additive exPlanations value demonstrated Age, external ventricular drain placement, Fisher Grade, and Hunt and Hess score, and HTN had the highest predictive values for delayed cerebral ischemia. Lower age, absence of hypertension, higher Hunt and Hess score, higher Fisher Grade, and external ventricular drain placement increased risk of delayed cerebral ischemia.ConclusionMachine learning models based upon clinical variables predict delayed cerebral ischemia with high specificity and good accuracy.
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».