Using Machine Learning and Centrifugal Microfluidics at the Point-of-Need to Predict Clinical Deterioration of Patients With Suspected Sepsis Within the First 24 H
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Introduction: Sepsis is the body's dysfunctional response to infection associated with organ failure. Delays in diagnosis have a substantial impact on survival. Rationale: Lab-on-a-chip (LOC) technologies have the potential to advance care. We have previously shown extraction and detection of molecular markers using a centrifugal-based LOC system. In parallel, a 99 gene signature able to predict clinical deterioration based on the emergence of a cellular reprogramming profile associated with the inability of cells to respond to pathogens has been published. This signature was pathogen agnostic, predictive of immunological endotypes and severity outcomes, but too large for point of care (POC) testing.Methods: Here, we hypothesized that a reduced signature, would retain the ability to predict clinical deterioration in patients with suspected sepsis. Prospective samples from 586 patients were used in conjunction with machine learning and cross-validation to narrow the 99-gene expression signature to just six genes (Sepset). The ability of the signature to identify patients with sepsis was validated in nine published studies. The ability of the signature to predict clinical deterioration in patients with suspected sepsis within the first 24 hours (h) of clinical presentation was determined by routine semi-quantitative PCR (N=248). A compact prototype instrument, the PREcision meDIcine for CriTical care (PREDICT) device, that detects the Sepset classifier using digital droplet PCR in less than 3 h using 50 µL of whole blood was developed and its analytical performance tested in an independent cohort of label-free patients with suspected sepsis (N=30).Results: The accuracy of the Sepset signature (∼90% in early intensive care unit (ICU) and 70% in emergency room patients) was validated in 3,178 patients from existing independent cohorts. RT-PCR showed 98% sensitivity to predict worsening of the sequential organ failure scores or admission to the ICU within the first 24 h following Sepset detection in 248 independent patients. The PREDICT prototype was developed as a stand-alone centrifugal microfluidic instrument that integrates the automated workflow for detection of the Sepset classifier in whole blood using digital droplet PCR. PREDICT had a high sensitivity of 92%, specificity of 89%, and an overall accuracy of 88% in identifying the risk of imminent clinical deterioration in patients with suspected sepsis.Conclusions: The current study describes the development of a molecular risk classifier of clinical deterioration and onset of sepsis, and a novel POC device to measure this at the bedside, as well as the proof-of-concept demonstration using real-world patient samples.
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 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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 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) | 0,000 | 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 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 ».