Optimizing Loop Diuretic Treatment for Mortality Reduction in Patients With Acute Dyspnea Using a Practical Offline Reinforcement Learning Pipeline for Health Care: Retrospective Single-Center Simulation Study
Notice bibliographique
Résumé
Background: Offline reinforcement learning (RL) has been increasingly applied to clinical decision-making problems. However, due to the lack of a standardized pipeline, prior work often relied on strategies that may lead to overfitted policies and inaccurate evaluations. Objective: In this work, we present a practical pipeline-Pipeline for Learning Robust Policies in Reinforcement Learning (PROP-RL)-designed to improve robustness and minimize disruption to clinical workflow. We demonstrate its efficacy in the context of learning treatment policies for administering loop diuretics in hospitalized patients. Methods: Our cohort included adult inpatients admitted to the emergency department at Michigan Medicine between 2015 and 2019 who required supplemental oxygen. We modeled the management of loop diuretics as an offline RL problem using a discrete state space based on features extracted from electronic health records, a binary action space corresponding to the daily use of loop diuretics, and a reward function based on in-hospital mortality. The policy was trained on data from 2015 to 2018 and evaluated on a held-out set of hospitalizations from 2019, in terms of estimated reduction in mortality compared to clinician behavior. Results: The final study cohort included 36,570 hospitalizations. The learned treatment policy was based on 60 states: the policy deferred to clinicians in 36 states, recommended the majority action in 22 states, and diverged significantly from clinician behavior in 2 of the states. Among the cases where the policy meaningfully diverged from the behavior policy, the learned policy was estimated to significantly reduce the mortality rate from 3.8% to 2.2% by 1.6% (95% CI 0.4-2.7; P=.006). Conclusions: We applied our pipeline to the clinical problem of loop diuretic treatment, highlighting the importance of robust state representation and thoughtful policy selection and evaluation. Our work reveals areas of potential improvement in current clinical care for loop diuretics and serves as a blueprint for using offline RL for sequential treatment selection in clinical settings.
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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 | 0,003 | 0,013 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,002 | 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 ».