Identifying Key Variances in Clinical Pathways Associated With Prolonged Hospital Stays Using Machine Learning and ePath Real-World Data: Model Development and Validation Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Prolonged hospital stays can lead to inefficiencies in health care delivery and unnecessary consumption of medical resources. OBJECTIVE: This study aimed to identify key clinical variances associated with prolonged length of stay (PLOS) in clinical pathways using a machine learning model trained on real-world data from the ePath system. METHODS: We analyzed data from 480 patients with lung cancer (age: mean 68.3, SD 11.2 years; n=263, 54.8% men) who underwent video-assisted thoracoscopic surgery at a university hospital between 2019 and 2023. PLOS was defined as a hospital stay exceeding 9 days after video-assisted thoracoscopic surgery. The variables collected between admission and 4 days after surgery were examined, and those that showed a significant association with PLOS in univariate analyses (P<.01) were selected as predictors. Predictive models were developed using sparse linear regression methods (Lasso, ridge, and elastic net) and decision tree ensembles (random forest and extreme gradient boosting). The data were divided into derivation (earlier study period) and testing (later period) cohorts for temporal validation. The model performance was assessed using the area under the receiver operating characteristic curve, Brier score, and calibration plots. Counterfactual analysis was used to identify key clinical factors influencing PLOS. RESULTS: A 3D heatmap illustrated the temporal relationships between clinical factors and PLOS based on patient demographics, comorbidities, functional status, surgical details, care processes, medications, and variances recorded from admission to 4 days after surgery. Among the 5 algorithms evaluated, the ridge regression model demonstrated the best performance in terms of both discrimination and calibration. Specifically, it achieved area under the receiver operating characteristic curve values of 0.84 and 0.82 and Brier scores of 0.16 and 0.17 in the derivation and test cohorts, respectively. In the final model, a range of variables, including blood tests, care, patient background, procedures, and clinical variances, were associated with PLOS. Among these, particular emphasis was placed on clinical variances. Counterfactual analysis using the ridge regression model identified 6 key variables strongly linked to PLOS. In order of impact, these were abnormal respiratory sounds, postoperative fever, arrhythmia, impaired ambulation, complications after drain removal, and pulmonary air leaks. CONCLUSIONS: A machine learning-based model using ePath data effectively identified critical variances in the clinical pathways associated with PLOS. This automated tool may enhance clinical decision-making and improve patient management.
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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 | 0,014 | 0,017 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».