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Enregistrement W4414081623 · doi:10.2196/72482

AI Model Based on Diaphragm Ultrasound to Improve the Predictive Performance of Invasive Mechanical Ventilation Weaning: Prospective Cohort Study

2025· article· en· W4414081623 sur OpenAlexvenueno aff
Feier Song, Huazhang Liu, Huan Ma, Xuanhui Chen, Shouhong Wang, Tiehe Qin, Huiying Liang, Daozheng Huang

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRespiratory Support and Mechanisms
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMechanical ventilationProspective cohort studyUltrasoundDiaphragm (acoustics)OperabilityIntensive careUltrasonographyCohort studyArtificial ventilation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Point-of-care ultrasonography has become a valuable tool for assessing diaphragmatic function in critically ill patients receiving invasive mechanical ventilation. However, conventional diaphragm ultrasound assessment remains highly operator-dependent and subjective. Previous research introduced automatic measurement of diaphragmatic excursion and velocity using 2D speckle-tracking technology. Objective: This study aimed to develop an artificial intelligence-multimodal learning framework to improve the prediction of weaning failure and guide individualized weaning strategies. Methods: This prospective study enrolled critically ill patients older than 18 years who received mechanical ventilation for more than 48 hours and were eligible for a spontaneous breathing trial in 2 intensive care units in Guangzhou, China. Before the spontaneous breathing trial, diaphragm ultrasound videos were collected using a standardized protocol, and automatic measurements of excursion and velocity were obtained. A total of 88 patients were included, with 50 successfully weaned and 38 experiencing weaning failure. Each patient record included 27 clinical and 6 diaphragmatic indicators, selected based on previous literature and phenotyping studies. Clinical variables were preprocessed using OneHotEncoder, normalization, and scaling. Ultrasound videos were interpolated to a uniform resolution of 224×224×96. Artificial intelligence-multimodal learning based on clinical characteristics, laboratory parameters, and diaphragm ultrasonic videos was established. Four experiments were conducted in an ablation setting to evaluate model performance using different combinations of input data: (1) diaphragmatic excursion only, (2) clinical and diaphragmatic indicators, (3) ultrasound videos only, and (4) all modalities combined (multimodal). Metrics for evaluation included classification accuracy, area under the receiver operating characteristic curve (AUC), average precision in the precision-recall curve, and calibration curve. Variable importance was assessed using SHAP (Shapley Additive Explanation) to interpret feature contributions and understand model predictions. Results: The multimodal co-learning model outperformed all single-modal approaches. The accuracy improved when predicted through diaphragm ultrasound video data using Video Vision Transformer (accuracy=0.8095, AUC=0.852), clinical or ultrasound indicators (accuracy=0.7381, AUC=0.746), and the multimodal co-learning (accuracy=0.8331, AUC=0.894). The proposed co-learning model achieved the highest score (average precision=0.91) among the 4 experiments. Furthermore, calibration curve analysis demonstrated that the proposed colearning model was well calibrated, as the curve was closest to the perfectly calibrated line. Conclusions: Combining ultrasound and clinical data for colearning improved the accuracy of the weaning outcome prediction. Multimodal learning based on automatic measurement of point-of-care ultrasonography and automated collection of objective clinical indicators greatly enhanced the practical operability and user-friendliness of the system. The proposed model offered promising potential for widespread clinical application in intensive care settings.

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)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut 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 enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,030

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0060,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,028
Tête enseignante GPT0,375
Écart entre enseignants0,347 · 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'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

Citations6
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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