Modelos de aprendizaje automático para la predicción de la mortalidad de pacientes con sepsis

• C. Bao ^[1] ; F. Deng ^[2] ; S. Zhao ^[3]
  1. [1] Hainan Medical University

     Hainan Medical University

     China

     
  2. [2] Central South University

     Central South University

     China

     
  3. [3] Hunan Intensive Care Medicine Research Centre, China

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• Localización: Medicina intensiva, ISSN-e 1578-6749, ISSN 0210-5691, Vol. 47, Nº. 6, 2023, págs. 315-325
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Machine-learning models for prediction of sepsis patients mortality
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• Resumen
  • español

    Objetivos: Desarrollar modelos de aprendizaje automático con datos a gran escala para predecir la mortalidad de los pacientes con sepsis.

    Diseño: Extrajimos pacientes con sepsis de 2 bases de datos: MIMIC-IV como conjunto de entrenamiento y eICU-CRD como conjunto de prueba.

    Ámbito: Una UCI de un hospital multicéntrico de EE. UU. durante 2012-2019.

    Pacientes o participantes: Se incluyó en el estudio a un total de 21.680 pacientes con sepsis-3, de los cuales 3.771 fallecieron y 17.909 sobrevivieron durante la hospitalización.

    Intervenciones: Sin intervenciones.

    Principales variables de interés: Se analizaron informaciones básicas, ítems de examen durante la hospitalización y algunos datos de medicación y tratamiento. Se utilizaron 7 modelos diferentes, por ejemplo, la GBM impulsado, para predecir la mortalidad o superviviencia durante la hospitalización.

    Resultados: Los 3 primeros valores de AUC en el conjunto de pruebas fueron: GBM, GBM, Xgboost. Considerando el rendimiento del conjunto de entrenamiento y el conjunto de prueba, el modelo máquina de gradiente ligero impulsado funciona mejor; una vez se ajustaron los parámetros del modelo, el valor de AUC fue 0,99 en el conjunto de entrenamiento y 0,96 en el conjunto de prueba.

    Conclusiones: Los modelos de pacientes con sepsis del mundo real construidos con el algoritmo de la GBM impulsado a partir de registros de salud electrónicos predicen con precisión si los pacientes con sepsis morirán. También se pueden incorporar a las herramientas de decisión clínica para prevenir resultados adversos.

  • English

    Objectives : Sepsis is an infection-caused syndrome, that leads to life-threatening organ damage. We aim to develop machine learning models with large-scale data to predict sepsis patients’ mortality.

    Design: we extracted sepsis patients from two databases, Medical Information Mart for Intensive Care IV (MIMIC-IV) as a train set and Philips eICU Collaborative Research Database as a test set.

    Setting: ICUs in multicenter hospitals in the USA during 2012–2019.

    Patients or participants: A total of 21,680 sepsis-3 patients are included in the study, in which, 3771 patients were dead and 17,909 survived during hospitalization, respectively.

    Interventions: No interventions.

    Main variables of interest: Basic information, examination items during hospitalization and some medication and treatment information are incorporated into analyzed. Seven different models were built with a Support vector machine, Decision Tree Classifier, Random Forest, Gradients Boosting, Multiple Layer Perception, Xgboost, light Gradients Boosting to predict dead or live during hospitalization.

    Results: Algorithms with an AUC value in the test set of the top three: light GBM, GBM, Xgboost. Considering the performance of the training set and the test set, the light GBM model performs best, and then the parameters of the model were adjusted, after that the AUC value was 0.99 in the train set, 0.96 in the test set, respectively.

    Conclusions: Models built with light GBM algorithm from real-world sepsis patients from electronic health records accurately predict whether sepsis patients are dead and can be incorporated into clinical decision tools to enhance the prognosis of the patient and prevent adverse outcomes.