Novel Approach for Detecting Respiratory Syncytial Virus in Pediatric Patients Using Machine Learning Models Based on Patient-Reported Symptoms: Model Development and Validation Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Respiratory syncytial virus (RSV) affects children, causing serious infections, particularly in high-risk groups. Given the seasonality of RSV and the importance of rapid isolation of infected individuals, there is an urgent need for more efficient diagnostic methods to expedite this process. OBJECTIVE: This study aimed to investigate the performance of a machine learning model that leverages the temporal diversity of symptom onset for detecting RSV infections and elucidate its discriminatory ability. METHODS: The study was conducted in pediatric and emergency outpatient settings in Japan. We developed a detection model that remotely confirms RSV infection based on patient-reported symptom information obtained using a structured electronic template incorporating the differential points of skilled pediatricians. An extreme gradient boosting-based machine learning model was developed using the data of 4174 patients aged ≤24 months who underwent RSV rapid antigen testing. These patients visited either the pediatric or emergency department of Yokohama City Municipal Hospital between January 1, 2009, and December 31, 2015. The primary outcome was the diagnostic accuracy of the machine learning model for RSV infection, as determined by rapid antigen testing, measured using the area under the receiver operating characteristic curve. The clinical efficacy was evaluated by calculating the discriminative performance based on the number of days elapsed since the onset of the first symptom and exclusion rates based on thresholds of reasonable sensitivity and specificity. RESULTS: Our model demonstrated an area under the receiver operating characteristic curve of 0.811 (95% CI 0.784-0.833) with good calibration and 0.746 (95% CI 0.694-0.794) for patients within 3 days of onset. It accurately captured the temporal evolution of symptoms; based on adjusted thresholds equivalent to those of a rapid antigen test, our model predicted that 6.9% (95% CI 5.4%-8.5%) of patients in the entire cohort would be positive and 68.7% (95% CI 65.4%-71.9%) would be negative. Our model could eliminate the need for additional testing in approximately three-quarters of all patients. CONCLUSIONS: Our model may facilitate the immediate detection of RSV infection in outpatient settings and, potentially, in home environments. This approach could streamline the diagnostic process, reduce discomfort caused by invasive tests in children, and allow rapid implementation of appropriate treatments and isolation at home. The findings underscore the potential of machine learning in augmenting clinical decision-making in the early detection of RSV infection.
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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 | 0,006 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».