Compact machine learning model for the accurate prediction of first 24-hour survival of mechanically ventilated patients
Notice bibliographique
Résumé
Background: The field of machine learning has been evolving and applied in medical applications. We utilised a public dataset, MIMIC-III, to develop compact models that can accurately predict the outcome of mechanically ventilated patients in the first 24 h of first-time hospital admission. Methods: 67 predictive features, grouped into 6 categories, were selected for the classification and prediction task. 4 tree-based algorithms (Decision Tree, Bagging, eXtreme Gradient Boosting and Random Forest), and 5 non-tree-based algorithms (Logistic Regression, K-Nearest Neighbour, Linear Discriminant Analysis, Support Vector Machine and Naïve Bayes), were employed to predict the outcome of 18,883 mechanically ventilated patients. 5 scenarios were crafted to mirror the target population as per existing literature. S1.1 reflected an imbalanced situation, with significantly fewer mortality cases than survival ones, and both the training and test sets played similar target class distributions. S1.2 and S2.2 featured balanced classes; however, instances from the majority class were removed from the test set and/or the training set. S1.3 and S 2.3 generated additional instances of the minority class via the Synthetic Minority Over-sampling Technique. Standard evaluation metrics were used to determine the best-performing models for each scenario. With the best performers, Autofeat, an automated feature engineering library, was used to eliminate less important features per scenario. Results: Tree-based models generally outperformed the non-tree-based ones. Moreover, XGB consistently yielded the highest AUC score (between 0.91 and 0.97), while exhibiting relatively high Sensitivity (between 0.58 and 0.88) on 4 scenarios (1.2, 2.2, 1.3, and 2.3). After reducing a significant number of predictors, the selected calibrated ML models were still able to achieve similar AUC and MCC scores across those scenarios. The calibration curves of the XGB and BG models, both prior to and post dimension reduction in Scenario 2.2, showed better alignment to the perfect calibration line than curves produced from other algorithms. Conclusion: This study demonstrated that dimension-reduced models can perform well and are able to retain the important features for the classification tasks. Deploying a compact machine learning model into production helps reduce costs in terms of computational resources and monitoring changes in input data over time.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».