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Enregistrement W4390285658 · doi:10.2196/45202

A Deep Learning–Based Approach for Prediction of Vancomycin Treatment Monitoring: Retrospective Study Among Patients With Critical Illness

2023· article· en· W4390285658 sur OpenAlexvenueno aff
Dohyun Kim, Hyun-Soo Choi, Donghoon Lee, Minkyu Kim, Yoon Kim, Seon‐Sook Han, Yeonjeong Heo, Ju-Hee Park, Jinkyeong Park

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAntimicrobial Resistance in Staphylococcus
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Research Foundation of KoreaKorea Health Industry Development InstituteNational Research Foundation
Mots-clésMedicineVancomycinTherapeutic drug monitoringMachine learningArtificial intelligencePopulationIntensive care unitMultilayer perceptronIntensive careComputer scienceIntensive care medicineInternal medicineArtificial neural networkPharmacokinetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Vancomycin pharmacokinetics are highly variable in patients with critical illnesses, and clinicians commonly use population pharmacokinetic (PPK) models based on a Bayesian approach to dose. However, these models are population-dependent, may only sometimes meet the needs of individual patients, and are only used by experienced clinicians as a reference for making treatment decisions. To assist real-world clinicians, we developed a deep learning-based decision-making system that predicts vancomycin therapeutic drug monitoring (TDM) levels in patients in intensive care unit. OBJECTIVE: This study aimed to establish joint multilayer perceptron (JointMLP), a new deep-learning model for predicting vancomycin TDM levels, and compare its performance with the PPK models, extreme gradient boosting (XGBoost), and TabNet. METHODS: We used a 977-case data set split into training and testing groups in a 9:1 ratio. We performed external validation of the model using 1429 cases from Kangwon National University Hospital and 2394 cases from the Medical Information Mart for Intensive Care-IV (MIMIC-IV). In addition, we performed 10-fold cross-validation on the internal training data set and calculated the 95% CIs using the metric. Finally, we evaluated the generalization ability of the JointMLP model using the MIMIC-IV data set. RESULTS: Our JointMLP model outperformed other models in predicting vancomycin TDM levels in internal and external data sets. Compared to PPK, the JointMLP model improved predictive power by up to 31% (mean absolute error [MAE] 6.68 vs 5.11) on the internal data set and 81% (MAE 11.87 vs 6.56) on the external data set. In addition, the JointMLP model significantly outperforms XGBoost and TabNet, with a 13% (MAE 5.75 vs 5.11) and 14% (MAE 5.85 vs 5.11) improvement in predictive accuracy on the inner data set, respectively. On both the internal and external data sets, our JointMLP model performed well compared to XGBoost and TabNet, achieving prediction accuracy improvements of 34% and 14%, respectively. Additionally, our JointMLP model showed higher robustness to outlier data than the other models, as evidenced by its higher root mean squared error performance across all data sets. The mean errors and variances of the JointMLP model were close to zero and smaller than those of the PPK model in internal and external data sets. CONCLUSIONS: Our JointMLP approach can help optimize treatment outcomes in patients with critical illnesses in an intensive care unit setting, reducing side effects associated with suboptimal vancomycin administration. These include increased risk of bacterial resistance, extended hospital stays, and increased health care costs. In addition, the superior performance of our model compared to existing models highlights its potential to help real-world clinicians.

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)0,006
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 seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,050
Tête enseignante GPT0,391
Écart entre enseignants0,341 · 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

Citations13
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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