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Enregistrement W4400413262 · doi:10.2196/52730

Using Domain Adaptation and Inductive Transfer Learning to Improve Patient Outcome Prediction in the Intensive Care Unit: Retrospective Observational Study

2024· article· en· W4400413262 sur OpenAlexaffabout
Maruthi Kumar Mutnuri, Henry T. Stelfox, Nils D. Forkert, Joon Lee

Notice bibliographique

RevueJournal of Medical Internet Research · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensAlberta Children's HospitalUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésObservational studyIntensive care unitRetrospective cohort studyMedicineOutcome (game theory)Transfer of learningHealth careComputer scienceEmergency medicineMedical emergencyIntensive care medicineArtificial intelligenceSurgeryInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Accurate patient outcome prediction in the intensive care unit (ICU) can potentially lead to more effective and efficient patient care. Deep learning models are capable of learning from data to accurately predict patient outcomes, but they typically require large amounts of data and computational resources. Transfer learning (TL) can help in scenarios where data and computational resources are scarce by leveraging pretrained models. While TL has been widely used in medical imaging and natural language processing, it has been rare in electronic health record (EHR) analysis. Furthermore, domain adaptation (DA) has been the most common TL method in general, whereas inductive transfer learning (ITL) has been rare. To the best of our knowledge, DA and ITL have never been studied in-depth in the context of EHR-based ICU patient outcome prediction. OBJECTIVE: This study investigated DA, as well as rarely researched ITL, in EHR-based ICU patient outcome prediction under simulated, varying levels of data scarcity. METHODS: Two patient cohorts were used in this study: (1) eCritical, a multicenter ICU data from 55,689 unique admission records from 48,672 unique patients admitted to 15 medical-surgical ICUs in Alberta, Canada, between March 2013 and December 2019, and (2) Medical Information Mart for Intensive Care III, a single-center, publicly available ICU data set from Boston, Massachusetts, acquired between 2001 and 2012 containing 61,532 admission records from 46,476 patients. We compared DA and ITL models with baseline models (without TL) of fully connected neural networks, logistic regression, and lasso regression in the prediction of 30-day mortality, acute kidney injury, ICU length of stay, and hospital length of stay. Random subsets of training data, ranging from 1% to 75%, as well as the full data set, were used to compare the performances of DA and ITL with the baseline models at various levels of data scarcity. RESULTS: Overall, the ITL models outperformed the baseline models in 55 of 56 comparisons (all P values <.001). The DA models outperformed the baseline models in 45 of 56 comparisons (all P values <.001). ITL resulted in better performance than DA in terms of the number of times and the margin with which it outperformed the baseline models. In 11 of 16 cases (8 of 8 for ITL and 3 of 8 for DA), TL models outperformed baseline models when trained using 1% data subset. CONCLUSIONS: TL-based ICU patient outcome prediction models are useful in data-scarce scenarios. The results of this study can be used to estimate ICU outcome prediction performance at different levels of data scarcity, with and without TL. The publicly available pretrained models from this study can serve as building blocks in further research for the development and validation of models in other ICU cohorts and outcomes.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,007
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesIntégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,299
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0070,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,275
Tête enseignante GPT0,480
Écart entre enseignants0,205 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

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

Citations9
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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