Machine Learning for the Prediction of Acute Kidney Injury in Critically Ill Patients With Coronary Heart Disease: Algorithm Development and Validation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Acute kidney injury (AKI) frequently occurs in critically ill patients with coronary heart disease (CHD), and its development markedly elevates mortality rates and prolongs hospitalization duration. Early AKI prediction is crucial for timely intervention and amelioration of patient outcomes. OBJECTIVE: This study aimed to develop and verify a clinical prediction model for the occurrence of AKI upon admission in the critically ill population with CHD through machine learning (ML). METHODS: Data from the MIMIC-IV (Medical Information Mart for Intensive Care IV) version 2.2 database were gathered and included information about critically ill individuals with CHD in the intensive care unit (ICU). The dataset was randomized into a training set (70%) and a testing set (30%). Least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) regression was used for feature variable selection. ML models, including logistic regression (LR), decision tree (DT), naive Bayes (NB), random forest (RF), extreme gradient boosting (XGBoost), and support vector machine (SVM), were constructed using 13 variables in the training set. The 6 models were compared in the testing set to identify the best-performing model. Subsequently, the model was assessed using calibration curve analysis and decision curve analysis (DCA). External validation was conducted using data from the Second Affiliated Hospital of Zhengzhou University. Ultimately, the predictive model was interpreted via Shapley Additive Explanation (SHAP) values. RESULTS: In total, 2711 patients with CHD admitted to the ICU were selected, with 1809 (66.7%) having AKI. XGBoost exhibited the best performance regarding discrimination (area under the receiver operating characteristic curve [AUROC]=0.765, 95% CI 0.731-0.800), accuracy (0.725), and sensitivity (0.759). External validation using a cohort of 226 patients confirmed the strong generalizability of the XGBoost model (AUROC=0.835, 95% CI 0.782-0.887). Feature importance analyses derived from SHAP values, DT, RF, and XGBoost consistently identified 5 key predictors associated with the development of AKI: mechanical ventilation, use of antiplatelet agents, age, N-terminal pro-B-type natriuretic peptide (NT-proBNP) levels, and acute physiology score III (APSIII). CONCLUSIONS: ML models can serve as reliable tools for forecasting AKI in the critically ill population with CHD. The XGBoost model is highly accurate and may aid doctors in identifying high-risk individuals for early intervention to lower mortality.
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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 | 0,011 | 0,021 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».