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Enregistrement W4400487604 · doi:10.2196/54044

Predictive Model for Extended-Spectrum β-Lactamase–Producing Bacterial Infections Using Natural Language Processing Technique and Open Data in Intensive Care Unit Environment: Retrospective Observational Study

2024· article· en· W4400487604 sur OpenAlexvenueno aff
G Ito, Shuntaro Yada, Shoko Wakamiya, Eiji Aramaki

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCore Research for Evolutional Science and TechnologyJapan Science and Technology Agency
Mots-clésReceiver operating characteristicLogistic regressionArtificial intelligenceMachine learningIntensive care unitMedical recordComputer scienceSet (abstract data type)Data setDemographicsMedicineIntensive care medicineInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Machine learning has advanced medical event prediction, mostly using private data. The public MIMIC-3 (Medical Information Mart for Intensive Care III) data set, which contains detailed data on over 40,000 intensive care unit patients, stands out as it can help develop better models including structured and textual data. OBJECTIVE: This study aimed to build and test a machine learning model using the MIMIC-3 data set to determine the effectiveness of information extracted from electronic medical record text using a named entity recognition, specifically QuickUMLS, for predicting important medical events. Using the prediction of extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing bacterial infections as an example, this study shows how open data sources and simple technology can be useful for making clinically meaningful predictions. METHODS: The MIMIC-3 data set, including demographics, vital signs, laboratory results, and textual data, such as discharge summaries, was used. This study specifically targeted patients diagnosed with Klebsiella pneumoniae or Escherichia coli infection. Predictions were based on ESBL-producing bacterial standards and the minimum inhibitory concentration criteria. Both the structured data and extracted patient histories were used as predictors. In total, 2 models, an L1-regularized logistic regression model and a LightGBM model, were evaluated using the receiver operating characteristic area under the curve (ROC-AUC) and the precision-recall curve area under the curve (PR-AUC). RESULTS: Of 46,520 MIMIC-3 patients, 4046 were identified with bacterial cultures, indicating the presence of K pneumoniae or E coli. After excluding patients who lacked discharge summary text, 3614 patients remained. The L1-penalized model, with variables from only the structured data, displayed a ROC-AUC of 0.646 and a PR-AUC of 0.307. The LightGBM model, combining structured and textual data, achieved a ROC-AUC of 0.707 and a PR-AUC of 0.369. Key contributors to the LightGBM model included patient age, duration since hospital admission, and specific medical history such as diabetes. The structured data-based model showed improved performance compared to the reference models. Performance was further improved when textual medical history was included. Compared to other models predicting drug-resistant bacteria, the results of this study ranked in the middle. Some misidentifications, potentially due to the limitations of QuickUMLS, may have affected the accuracy of the model. CONCLUSIONS: This study successfully developed a predictive model for ESBL-producing bacterial infections using the MIMIC-3 data set, yielding results consistent with existing literature. This model stands out for its transparency and reliance on open data and open-named entity recognition technology. The performance of the model was enhanced using textual information. With advancements in natural language processing tools such as BERT and GPT, the extraction of medical data from text holds substantial potential for future model optimization.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,905
Score d'incertitude au seuil0,904

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,004
Science ouverte0,0010,004
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 Opus0,186
Tête enseignante GPT0,483
Écart entre enseignants0,297 · 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.

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

Citations3
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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