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Enregistrement W4413331080 · doi:10.2196/75121

Machine Learning–Enhanced Surveillance for Surgical Site Infections in Patients Undergoing Colon Surgery: Model Development and Evaluation Study

2025· article· en· W4413331080 sur OpenAlexvenueno aff
Ugur Celik, Feifan Liu, Kimiyoshi Kobayashi, Richard T. Ellison, Yurima Guilarte-Walker, D. Mack, Qiming Shi, Adrian Zai

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSurgical site infection prevention
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Center for Advancing Translational Sciences
Mots-clésPreprintMedicineSurgical site infectionGeneral surgerySurgeryComputer scienceWorld Wide Web

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background Surgical site infections (SSIs) are one of the most common health care–associated infections, accounting for nearly 20% of all health care–associated infections in hospitalized patients. SSIs are associated with longer hospital stays, increased readmission rates, higher health care costs, and a mortality rate twice that of patients without infections. Objective This study aimed to develop and evaluate machine learning (ML) models for augmenting SSI surveillance after colon surgery with the goal of improving the efficiency of infection control practices by prioritizing patients at high risk. Methods We conducted a retrospective study using data from 1508 patients undergoing colon surgery treated between 2018 and 2023 at a single academic medical center. Of these 1508 patients, 66 (4.4%) developed SSIs as adjudicated by infection control practitioners following Centers for Disease Control and Prevention National Healthcare Safety Network criteria. Data included 78 structured variables (eg, demographics, comorbidities, vital signs, laboratory tests, medications, and operative details) and 2 features derived from unstructured clinical notes using natural language processing. ML models―logistic regression, random forest, and Extreme Gradient Boosting (XGBoost)―were trained using stratified 80/20 train-test splits. Class imbalance was addressed using cost-sensitive learning and the synthetic minority oversampling technique. Model performance was evaluated using precision, recall, F1-score, area under the receiver operating characteristic curve, and Brier scores for calibration. Results Of the 1508 patients, those who developed SSIs had longer hospital stays (mean 8.1, SD 6.8 days vs mean 6.3, SD 10.5 days; P<.001), higher rates of an American Society of Anesthesiologists score of 3 (52/66, 79% vs 653/1442, 45.3%; P<.001), and elevated white blood cell counts (51/66, 77% vs 734/1442, 50.9%; P<.001). XGBoost achieved the best overall performance with an area under the receiver operating characteristic curve of 0.788, precision of 50%, recall of 38%, and Brier score of 0.035. Random forest yielded perfect precision (100%) but lower recall (23%), with a Brier score of 0.034. Logistic regression showed the highest recall (46%) but the lowest precision (10%), with a Brier score of 0.139. Feature importance analysis using Shapley additive explanations (SHAP) values revealed that the top predictors included recovery duration (SHAP=1.18), SSI keyword frequency (SHAP=1.12), patient age (SHAP=1.12), and American Society of Anesthesiologists score (SHAP=0.94), with natural language processing–derived features ranking among the top 10. Conclusions ML models can augment traditional SSI surveillance by improving early identification of patients at high risk. The XGBoost model offered the best trade-off between discrimination and calibration, suggesting its utility in clinical workflows. Incorporating structured and unstructured electronic health record data enhances model accuracy and clinical relevance, supporting scalable and efficient infection control practices.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,009
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,011
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,031
Score d'incertitude au seuil0,061

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0090,011
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,066
Tête enseignante GPT0,438
Écart entre enseignants0,373 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations4
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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