Разработка и внешняя валидация веб-приложения для прогнозирования ОРДС, связанной с пневмонией

Summary

Целью данного исследования является разработка и внешняя валидация веб-системы, интегрирующей модели машинного обучения для ранней диагностики и клинического фенотипирования ОРДС, связанной с пневмонией, с целью облегчения точного лечения.

Abstract

Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) — это высокогетерогенное заболевание с клиническими проявлениями, которые могут пересекаться с тяжёлой пневмонией, что создаёт трудности для точной дифференцировки. Поэтому срочно необходимы раннее прогнозирование и быстрая кластеризация подтипов пациентов с ОРДС у пациентов. Целью данного исследования является разработка веб-системы, включающей валидированные модели ранней диагностики у постели пациента и классификации клинических подгрупп, для прогнозирования развития и фенотипов ОРДС, связанной с пневмонией. Диагностические и подгрупповые модели были разработаны и валидированы из двух крупных баз данных — Medical Information Mart for Intensive Care IV (MIMIC-IV) и Telehealth Intensive Care Unit (eICU) — и интегрированы в веб-систему прогнозирования. Анализировали данные пациентов с пневмонией, госпитализированных более 24 часов в период с 2008 по 2019 год. В когорту производных MIMIC-IV входили 24 987 пациентов с пневмонией (14 121 — с ОРДС, связанной с пневмонией); В когорту верификации eICU было 20 676 пациентов с пневмонией (9946 с ОРДС, связанной с пневмонией). В диагностике метод стекирования машинного обучения показал лучшие результаты с AUC 0,919, точностью 70,00%, точностью 69,88% и воспоминанием 82,27% в когорте производных MIMIC-IV. AUC, точность, точность и отзыв в когорте валидации eICU составили соответственно 0,915, 70,87%, 69,70% и 69,70%. ОРДС, связанный с пневмонией, был классифицирован на три клинических фенотипа с разными клиническими характеристиками и исходами, каждый из которых по-разному реагировал на лечение. Среди пациентов с кластерами 0 и 1 уровень госпитальной смертности был выше среди тех, кто получил раннее лечение кортикостероидами, чем среди тех, кто не получал его, тогда как среди пациентов кластера 2 уровень госпитальной смертности был ниже среди тех, кто получал кортикостероиды, чем среди тех, кто их не принимал. Мы провели веб-трансформацию прогнозирования диагноза и классификации клинических подгрупп ОРДС, связанной с пневмонией. Наши веб-модели ранней диагностики у постели и клинической подгрупповой классификации ОРДС, связанной с пневмонией, могут помочь клиницистам в диагностике и лечении заболевания, а также в продвижении индивидуального точного лечения.

Introduction

Острая дыхательная недостаточность, особенно острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) после инфекции лёгких, является распространённой и разрушительной проблемой, встречающейся у тяжело больных пациентов. Исследования показали, что заболеваемость ОРДС достигает 10% среди пациентов в отделении интенсивной терапии (ICU⁾¹, а уровень смертности составляет примерно 40%^2,3. Тяжёлая пневмония широко считается основной причиной^{ОРДС 4}. Поскольку клинические симптомы тяжёлой пневмонии и ОРДС схожи, часто сложно отличить ОРДС от тяжёлой....

Protocol

В этом исследовании были доступны базы данных¹¹ (Medical Information Mart for Intensive Care IV (MIMIC-IV) (версия 1.0, PhysioNet: https://physionet.org/content/mimiciv/1.0/) и базы данных¹² Telehealth Intensive Care Unit (eICU) (версия 2.0, PhysioNet: https://physionet.org/content/eicu-crd/2.0/) после завершения экзамена Protecting Human Research Participants (ID записи: 44151052). Это исследование было проведено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации (2013), и пациенты дали согласие на фиксацию их данных в обеих базах данных. Этическое одобрение этого исследования было отм....

Results

Участники
База данных MIMIC-IV включала данные 24 987 пациентов с пневмонией, из которых 14 121 имел ОРДС, связанную с пневмонией (Таблица 1). База данных eICU включала данные 20 676 пациентов с пневмонией, из которых 9946 имели ОРДС, связанную с пневмонией (Дополнительная таблица 1).

Создание и проверка модели прогнозирования ОРДС, связанной с пневмонией,
Мы использовали данные когорты .......

Discussion

Как известно, это первая диагностическая модель и модель классификации клинических подгрупп, использующая машинное обучение для сообщения о ОРДС у пациентов с пневмонией, а также крупнейшее исследование, сообщающее о диагнозе и классификации клинических подгрупп ОРДС, связанной с пневмонией. В этом исследовании мы вывели и проверили две модели на основе машинного обучения и преобразовали их в веб-приложения для клинической практики и последующих исследований. В когорте валидации eICU про.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Apache Tomcat	Apache software foundation	Версия 9.0.85
Eclipse IDE	Затмение	2023-09
Java Development Kit	Ява	Версия Java SE 8u381
Студия RapidMiner	Altair Engineering Inc.	Версия 9.10.001
Статистика SPSS	IBM	Версия 23.0