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Enregistrement W4383755093 · doi:10.21203/rs.3.rs-3100844/v1

Using domain adaptation and inductive transfer learning to improve patient outcome prediction in the intensive care unit

2023· preprint· en· W4383755093 sur OpenAlexafffundabout
Maruthi Kumar Mutnuri, Henry T. Stelfox, Nils D. Forkert, Joon Lee

Notice bibliographique

RevueResearch Square · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesUniversity of CalgaryAlberta Health Services
Mots-clésTransfer of learningComputer scienceIntensive care unitTask (project management)Logistic regressionArtificial intelligenceLasso (programming language)Baseline (sea)Machine learningDeep learningIntensive careDomain (mathematical analysis)Adaptation (eye)Artificial neural networkDomain adaptationMulti-task learningMedicineIntensive care medicinePsychologyEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Predicting patient outcomes in the intensive care unit (ICU) can allow for more effective and efficient patient care. Deep learning models are effective in learning from data to accurately predict patient outcomes; however, they require huge amounts of data to train and massive computational power. Transfer learning (TL) helps in scenarios when data and computational resources are scarce. TL is commonly used in medical image analysis and natural language processing but is comparatively rare in electronic health record (EHR) analysis. In medical image analysis and natural language processing, domain adaptation (DA) is the most commonly used TL method in the literature while inductive transfer learning (ITL) is quite rare. This study explores DA as well as rarely researched ITL for predicting ICU outcomes using EHR data. To investigate the effectiveness of these TL models, we compared them with baseline models of fully connected neural networks (FCNN), logistic regression, and lasso regression in the prediction of 30-day mortality, acute kidney injury (AKI), hospital length of stay (H_LOS), and ICU length of stay (ICU_LOS). TL models transfer the knowledge gained while training for the source prediction task on the source domain to improve the prediction performance of the target prediction task on the target domain. Whereas baseline models were trained directly on the target domain for the target prediction task. Two cohorts were used in this study for the development and evaluation. The first was eCritical, a multicenter ICU data linked with administrative data with 55,689 unique admission records from 48,672 unique patients admitted to 15 medical-surgical ICUs in Alberta, Canada, between March 2013 and December 2019. The second was MIMIC-III, a single-center, publicly available ICU dataset from Boston, USA, acquired between 2001 and 2012. Random subsets of training data, ranging from 1% to 75%, as well as the full dataset were used to compare the performances of DA and ITL with FCNN, logistic and lasso regression. Overall, the ITL outperformed baseline FCNN, logistic and lasso regressions in 55 out of the 56 comparisons (7 data subsets, 4 outcomes, and 2 baseline models), whereas DA models outperformed the baseline models in 45 out of 56 cases. ITL performance was comparatively better than DA, considering the number of times it outperformed baseline models and the margin with which it outperformed baseline models. In 11 out of 16 cases (8 out of 8 for ITL and 3 out of 8 for DA), TL models outperformed baseline models when trained using the 1% data subset. This is significant because TL models are useful in data-scarce scenarios. The publicly available pre-trained models from this study can be used to predict ICU patient outcomes and serve as building blocks in further research for the development and validation of models in other cohorts and outcomes.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesIntégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Qualitatif · Signal consensuel: Qualitatif
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,207
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0000,005
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 Opus0,238
Tête enseignante GPT0,448
Écart entre enseignants0,210 · 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.

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

Citations0
Publié2023
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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