Development and Nested Cross-Validation of Explainable Machine-Learning Models for Predicting the Risk of Propofol-Associated Hypertriglyceridemia in Critically-Ill, Mechanically-Ventilated Patients
Notice bibliographique
Résumé
Abstract RATIONALE Propofol is the first-line sedative for critically-ill, mechanically-ventilated patients, but it can increase serum triglyceride levels. Machine-learning (ML) offers a promising approach for individualized risk stratification of propofol-associated hypertriglyceridemia, enabling proactive triglyceride monitoring and sedation optimization. This study aims to develop and validate ML models to predict hypertriglyceridemia risks in critically-ill patients receiving propofol. METHODS We analyzed retrospective data from adult ICU patients on mechanical ventilation receiving continuous propofol infusion for ≥24 hours across four Mayo Clinic sites from May 2018 to June 2023. The primary outcome was hypertriglyceridemia, defined as serum triglycerides >400 mg/dL within 10 days of starting propofol. Ten-fold cross-validation and leave-one-site-out nested cross-validation (LOSO-CV) were used for model tuning and external validation of our modeling process, respectively. Feature selection was conducted through a union of Boruta and least absolute shrinkage and selection operator (LASSO). While COVID status was a strong predictor of hypertriglyceridemia, we concurrently developed non-COVID models to ensure future relevance in non-pandemic settings. Six ML algorithms (logistic regression, support vector machines, random forests, LightGBM, XGBoost, and multilayer perceptrons) were tuned using Bayesian optimization to minimize cross-entropy loss. Classification thresholds were set to target sensitivity ≥80%. Model performance was evaluated using AUC-ROC, Brier score, sensitivity, and specificity. Models with the highest Youden's Index were designated the best-performing model. Model explainability was assessed using permutation importance and SHapley Additive exPlanations (SHAP). RESULTS We included 3922 eligible patients with triglyceride measurements. Of these, 3042 patients were COVID-negative and used for non-COVID modeling. The best-performing non-COVID models achieved an average AUC-ROC of 0.69 (95% confidence interval [CI] 0.68-0.70), Brier score of 0.12 (95% CI 0.09-0.14), sensitivity of 0.79 (95% CI 0.75-0.83), and specificity of 0.48 (95% CI 0.44-0.52) during LOSO-CV. The best-performing models that included COVID status achieved an average AUC-ROC of 0.71 (95% CI 0.70-0.72), Brier score of 0.13 (95% CI 0.10-0.16), sensitivity of 0.78 (95% CI 0.71-0.84), and specificity of 0.51 (95% CI 0.45 to 0.56) during LOSO-CV. The permutation importance results of the final non-COVID model are shown in the figure. CONCLUSION We have developed sensitive ML models for predicting hypertriglyceridemia risks in critically-ill patients receiving propofol. Although developed during the COVID-19 pandemic, the non-COVID models are more likely to have future relevance, and they have similar performance as models including COVID status. These models will be integrated into a web-based clinical calculator and undergo further validation in prospective studies.
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 | 0,022 | 0,022 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».