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Enregistrement W4411417963 · doi:10.1016/j.eclinm.2025.103255

Predicting Cardiovascular deterioration in a paediatric intensive care unit (PicEWS): a machine learning modelling study of routinely collected health-care data

2025· article· en· W4411417963 sur OpenAlexaff
Dan F. Stein, Michael J. Carter, John Booth, Mark Peters, Samiran Ray, Neil J. Sebire, Payam Barnaghi, Mario Cortina‐Borja

Notice bibliographique

RevueEClinicalMedicine · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSepsis Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensInstitute of Infection and Immunity
Organismes subventionnairesNIHR Great Ormond Street Hospital Biomedical Research CentreMedical Research CouncilGreat Ormond Street Hospital CharityUniversity College LondonGreat Ormond Street Hospital for ChildrenRoyal Academy of EngineeringEngineering and Physical Sciences Research CouncilUK Dementia Research InstituteNational Institute for Health and Care ResearchKing's College LondonUK Research and Innovation
Mots-clésMedicineIntensive care unitIntensive care medicineHealth careMedical emergencyEmergency medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Paediatric intensive care medicine uses fine granular clinical data that describe substantial patient instability to make high-consequence decisions. However, these decisions are also hindered by clinical experts' ability to interpret longitudinal data along with recent and gradual changes in the vital sign data. Machine learning aided decisions can improve the identification of patient deterioration. Important prior work has predicted outcomes in paediatric intensive care units (PICUs), but has often used non-time series data without age normalisation. Most current work also aims to predict mortality, not potentially treatable clinical inflection points such as cardiovascular deterioration. Methods: We extracted telemetry data, alongside laboratory and demographic data, from the Electronic Health Record (EHR) of patients admitted to the general PICU at Great Ormond Street Hospital, London (UK), between 1st April 2019 and 31st April 2021. We engineered deterioration monitoring variables into a smaller feature set using a generalisable pipeline. We calculated trend and variability, and used validated age-normalisation for input variables where appropriate. We compared neural network models, gradient-boosted decision trees (XGBoost), and a logistic regression model to predict cardiovascular deterioration within 12 h (defined as a rise in the paediatric Sequential Organ Failure Assessment (pSOFA) cardiovascular sub-score, rising plasma lactate if lactate ≥2 mmol/l, new extra-corporeal membrane oxygenation (ECMO) requirement, or death). We trained the models on a 70-15-15 percent train-test-validation split. We compared model compositions, including without trend, variability, and frequency of input to smaller models. We investigated feature importance using internal feature importance and Shapley Additive Explanation values. We compared the resulting paediatric intensive care early warning score (PicEWS) with the paediatric Sequential Organ Failure Assessment (pSOFA) score as the gold-standard. Findings: 1167 patients were included out of a possible 1195. The best performing predictive model for PicEWS was XGBoost. PicEWS was able to predict cardiovascular deterioration 90% of the time, with fewer than two false alarms for every true alarm. For this model, the area under the precision-recall curve (AUPRC) was 0.552, and area under the receiver operator curve (AUROC) was 0.949. This outperformed pSOFA, which yielded over 10 false alarms per true alarm, with an AUPRC of 0.150 and AUROC of 0.715. The most important features for PicEWS included blood pressure, physiological markers such as bilirubin, and COMFORT score (a sedation and behavioural score used in paediatric intensive care). Feature variability was key to model performance. We demonstrated predictions on an individual patient to show model utility. The study showed that machine learning models can outperform current clinical best practice approaches. We use our model to provide insights into future improvements in clinical practice. Interpretation: PicEWS outperforms current clinical modelling approaches to predict cardiovascular deterioration. The proposed data processing pipeline and machine learning method offer a clinically applicable decision-support model using age-stratified normal ranges and feature variability over time for the early detection of clinical deterioration in critically ill children. Funding: The NIHR Great Ormond Street Biomedical Research Centre at UCL and the Great Ormond Street Hospital Children's Charity peer-reviewed grant award.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,293
Score d'incertitude au seuil0,946

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,194
Tête enseignante GPT0,415
Écart entre enseignants0,221 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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