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Enregistrement W4387544443 · doi:10.2196/50188

A New Index for the Quantitative Evaluation of Surgical Invasiveness Based on Perioperative Patients’ Behavior Patterns: Machine Learning Approach Using Triaxial Acceleration

2023· article· en· W4387544443 sur OpenAlexvenueno aff
Kozo Nakanishi, Hidenori Goto

Notice bibliographique

RevueJMIR Perioperative Medicine · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueLung Cancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPerioperativeSittingAccelerationLyingArtificial intelligenceIndex (typography)Set (abstract data type)Computer scienceMedicinePhysical medicine and rehabilitationSurgeryRadiologyPathologyPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: The minimally invasive nature of thoracoscopic surgery is well recognized; however, the absence of a reliable evaluation method remains challenging. We hypothesized that the postoperative recovery speed is closely linked to surgical invasiveness, where recovery signifies the patient's behavior transition back to their preoperative state during the perioperative period. OBJECTIVE: This study aims to determine whether machine learning using triaxial acceleration data can effectively capture perioperative behavior changes and establish a quantitative index for quantifying variations in surgical invasiveness. METHODS: We trained 7 distinct machine learning models using a publicly available human acceleration data set as supervised data. The 3 top-performing models were selected to predict patient actions, as determined by the Matthews correlation coefficient scores. Two patients who underwent different levels of invasive thoracoscopic surgery were selected as participants. Acceleration data were collected via chest sensors for 8 hours during the preoperative and postoperative hospitalization days. These data were categorized into 4 actions (walking, standing, sitting, and lying down) using the selected models. The actions predicted by the model with intermediate results were adopted as the actions of the participants. The daily appearance probability was calculated for each action. The 2 differences between 2 appearance probabilities (sitting vs standing and lying down vs walking) were calculated using 2 coordinates on the x- and y-axes. A 2D vector composed of coordinate values was defined as the index of behavior pattern (iBP) for the day. All daily iBPs were graphed, and the enclosed area and distance between points were calculated and compared between participants to assess the relationship between changes in the indices and invasiveness. RESULTS: Patients 1 and 2 underwent lung lobectomy and incisional tumor biopsy, respectively. The selected predictive model was a light-gradient boosting model (mean Matthews correlation coefficient 0.98, SD 0.0027; accuracy: 0.98). The acceleration data yielded 548,466 points for patient 1 and 466,407 points for patient 2. The iBPs of patient 1 were [(0.32, 0.19), (-0.098, 0.46), (-0.15, 0.13), (-0.049, 0.22)] and those of patient 2 were [(0.55, 0.30), (0.77, 0.21), (0.60, 0.25), (0.61, 0.31)]. The enclosed areas were 0.077 and 0.0036 for patients 1 and 2, respectively. Notably, the distances for patient 1 were greater than those for patient 2 ({0.44, 0.46, 0.37, 0.26} vs {0.23, 0.0065, 0.059}; P=.03 [Mann-Whitney U test]). CONCLUSIONS: The selected machine learning model effectively predicted the actions of the surgical patients with high accuracy. The temporal distribution of action times revealed changes in behavior patterns during the perioperative phase. The proposed index may facilitate the recognition and visualization of perioperative changes in patients and differences in surgical invasiveness.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
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 enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0050,003
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,153
Tête enseignante GPT0,421
Écart entre enseignants0,268 · 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

Citations1
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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