Prediction of Spontaneous Breathing Trial Outcome in Critically Ill-Ventilated Patients Using Deep Learning: Development and Verification Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Long-term ventilator-dependent patients often face problems such as decreased quality of life, increased mortality, and increased medical costs. Respiratory therapists must perform complex and time-consuming ventilator weaning assessments, which typically take 48-72 hours. Traditional disengagement methods rely on manual evaluation and are susceptible to subjectivity, human errors, and low efficiency. OBJECTIVE: This study aims to develop an artificial intelligence-based prediction model to predict whether a patient can successfully pass a spontaneous breathing trial (SBT) using the patient's clinical data collected before SBT initiation. Instead of comparing different SBT strategies or analyzing their impact on extubation success, this study focused on establishing a data-driven approach under a fixed SBT strategy to provide an objective and efficient assessment tool. Through this model, we aim to enhance the accuracy and efficiency of ventilator weaning assessments, reduce unnecessary SBT attempts, optimize intensive care unit resource usage, and ultimately improve the quality of care for ventilator-dependent patients. METHODS: This study used a retrospective cohort study and developed a novel deep learning architecture, hybrid CNN-MLP (convolutional neural network-multilayer perceptron), for analysis. Unlike the traditional CNN-MLP classification method, hybrid CNN-MLP performs feature learning and fusion by interleaving CNN and MLP layers so that data features can be extracted and integrated at different levels, thereby improving the flexibility and prediction accuracy of the model. The study participants were patients aged 20 years or older hospitalized in the intensive care unit of a medical center in central Taiwan between January 1, 2016, and December 31, 2022. A total of 3686 patients were included in the study, and 6536 pre-SBT clinical records were collected before each SBT of these patients, of which 3268 passed the SBT and 3268 failed. RESULTS: -score of 0.875. These results confirm the reliability of the model and its potential for clinical application. CONCLUSIONS: This study successfully developed a deep learning-based SBT prediction model that can be used as an objective and efficient ventilator weaning assessment tool. The model's performance shows that it can be integrated into clinical workflow, improve the quality of patient care, and reduce ventilator dependence, which is an important step in improving the effectiveness of respiratory therapy.
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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 | 0,004 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».