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Enregistrement W4390419498 · doi:10.2196/48497

A Deep Learning Framework for Predicting Patient Decannulation on Extracorporeal Membrane Oxygenation Devices: Development and Model Analysis Study

2023· article· en· W4390419498 sur OpenAlexvenueno aff
Joshua Fuller, Alexey Abramov, Dana Mullin, James Beck, Philippe Lemaître, Elham Azizi

Notice bibliographique

RevueJMIR Biomedical Engineering · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueMechanical Circulatory Support Devices
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesIrving Medical Center, Columbia University
Mots-clésExtracorporeal membrane oxygenationDeep learningMedicineComputer scienceArtificial intelligenceIntensive care medicineBiomedical engineeringInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Venovenous extracorporeal membrane oxygenation (VV-ECMO) is a therapy for patients with refractory respiratory failure. The decision to decannulate someone from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) often involves weaning trials and clinical intuition. To date, there are limited prognostication metrics to guide clinical decision-making to determine which patients will be successfully weaned and decannulated. OBJECTIVE: This study aims to assist clinicians with the decision to decannulate a patient from ECMO, using Continuous Evaluation of VV-ECMO Outcomes (CEVVO), a deep learning-based model for predicting success of decannulation in patients supported on VV-ECMO. The running metric may be applied daily to categorize patients into high-risk and low-risk groups. Using these data, providers may consider initiating a weaning trial based on their expertise and CEVVO. METHODS: Data were collected from 118 patients supported with VV-ECMO at the Columbia University Irving Medical Center. Using a long short-term memory-based network, CEVVO is the first model capable of integrating discrete clinical information with continuous data collected from an ECMO device. A total of 12 sets of 5-fold cross validations were conducted to assess the performance, which was measured using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) and average precision (AP). To translate the predicted values into a clinically useful metric, the model results were calibrated and stratified into risk groups, ranging from 0 (high risk) to 3 (low risk). To further investigate the performance edge of CEVVO, 2 synthetic data sets were generated using Gaussian process regression. The first data set preserved the long-term dependency of the patient data set, whereas the second did not. RESULTS: CEVVO demonstrated consistently superior classification performance compared with contemporary models (P<.001 and P=.04 compared with the next highest AUROC and AP). Although the model's patient-by-patient predictive power may be too low to be integrated into a clinical setting (AUROC 95% CI 0.6822-0.7055; AP 95% CI 0.8515-0.8682), the patient risk classification system displayed greater potential. When measured at 72 hours, the high-risk group had a successful decannulation rate of 58% (7/12), whereas the low-risk group had a successful decannulation rate of 92% (11/12; P=.04). When measured at 96 hours, the high- and low-risk groups had a successful decannulation rate of 54% (6/11) and 100% (9/9), respectively (P=.01). We hypothesized that the improved performance of CEVVO was owing to its ability to efficiently capture transient temporal patterns. Indeed, CEVVO exhibited improved performance on synthetic data with inherent temporal dependencies (P<.001) compared with logistic regression and a dense neural network. CONCLUSIONS: The ability to interpret and integrate large data sets is paramount for creating accurate models capable of assisting clinicians in risk stratifying patients supported on VV-ECMO. Our framework may guide future incorporation of CEVVO into more comprehensive intensive care monitoring systems.

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)0,003
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: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,035
Score d'incertitude au seuil0,070

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,255
Écart entre enseignants0,238 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations10
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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