Unsupervised Machine Learning to Identify Subphenotypes Among Cardiac Intensive Care Unit Patients with Heart Failure
Notice bibliographique
Résumé
AIMS: Hospitalized patients with heart failure (HF) are a heterogeneous population, with multiple phenotypes proposed. Prior studies have not examined the biological phenotypes of critically ill patients with HF admitted to the contemporary cardiac intensive care unit (CICU). We aimed to leverage unsupervised machine learning to identify previously unknown HF phenotypes in a large and diverse cohort of patients with HF admitted to the CICU. METHODS: We screened 6008 Mayo Clinic CICU patients with an admission diagnosis of HF from 2007 to 2018 and included those without missing values for common laboratory tests. Consensus k-means clustering was performed based on 10 common admission laboratory values (potassium, chloride, anion gap, blood urea nitrogen, haemoglobin, red blood cell distribution width, mean corpuscular volume, platelet count, white blood cell count and neutrophil-to-lymphocyte ratio). In-hospital mortality was evaluated using logistic regression, and 1 year mortality was evaluated using Cox proportional hazard models after multivariable adjustment. RESULTS: Among 4877 CICU patients with HF who had complete admission laboratory data (mean age 69.4 years, 38.4% females), we identified five clusters with divergent demographics, comorbidities, laboratory values, admission diagnoses and use of critical care therapies. We labelled these clusters based on the characteristic laboratory profile of each group: uncomplicated (25.7%), iron-deficient (14.5%), cardiorenal (18.4%), inflamed (22.3%) and hypoperfused (19.2%). In-hospital mortality occurred in 10.7% and differed between the phenotypes: uncomplicated, 2.7% (reference); iron-deficient, 8.1% [adjusted odds ratio (OR) 2.18 (1.38-3.48), P < 0.001]; cardiorenal, 10.3% [adjusted OR 2.11 (1.37-3.32), P < 0.001]; inflamed, 12.5% [adjusted OR 1.79 (1.18-2.76), P = 0.007]; and hypoperfused, 21.9% [adjusted OR 4.32 (2.89-6.62), P < 0.001]. These differences in mortality between phenotypes were consistent when patients were stratified based on demographics, aetiology, admission diagnoses, mortality risk scores, shock severity and systolic function. One-year mortality occurred in 31.5% and differed between the phenotypes: uncomplicated, 11.9% (reference); inflamed, 26.8% [adjusted hazard ratio (HR) 1.56 (1.27-1.92), P < 0.001]; iron-deficient, 33.8% [adjusted HR 2.47 (2.00-3.04), P < 0.001]; cardiorenal, 41.2% [adjusted HR 2.41 (1.97-2.95), P < 0.001]; and hypoperfused, 52.3% [adjusted HR 3.43 (2.82-4.18), P < 0.001]. Similar findings were observed for post-discharge 1 year mortality. CONCLUSIONS: Unsupervised machine learning clustering can identify multiple distinct clinical HF phenotypes within the CICU population that display differing mortality profiles both in-hospital and at 1 year. Mortality was lowest for the uncomplicated HF phenotype and highest for the hypoperfused phenotype. The inflamed phenotype had comparatively higher in-hospital mortality yet lower post-discharge mortality, suggesting divergent short-term and long-term prognosis.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».