論文の概要: Predicting sepsis in multi-site, multi-national intensive care cohorts using deep learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.05230v1
• Date: Mon, 12 Jul 2021 07:21:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-07-13 15:52:02.745530
• Title: Predicting sepsis in multi-site, multi-national intensive care cohorts using deep learning
• Title（参考訳）: 深層学習を用いた多地点多国籍医療コホートにおける敗血症予測
• Authors: Michael Moor, Nicolas Bennet, Drago Plecko, Max Horn, Bastian Rieck, Nicolai Meinshausen, Peter B\"uhlmann, Karsten Borgwardt
• Abstract要約: ICUにおける敗血症予測のための機械学習(ML)システムの開発と検証を行った。 我々の分析はMLを用いた敗血症予測のための多国間多中心ICU研究としては最大である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.63135352255575
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Despite decades of clinical research, sepsis remains a global public health crisis with high mortality, and morbidity. Currently, when sepsis is detected and the underlying pathogen is identified, organ damage may have already progressed to irreversible stages. Effective sepsis management is therefore highly time-sensitive. By systematically analysing trends in the plethora of clinical data available in the intensive care unit (ICU), an early prediction of sepsis could lead to earlier pathogen identification, resistance testing, and effective antibiotic and supportive treatment, and thereby become a life-saving measure. Here, we developed and validated a machine learning (ML) system for the prediction of sepsis in the ICU. Our analysis represents the largest multi-national, multi-centre in-ICU study for sepsis prediction using ML to date. Our dataset contains $156,309$ unique ICU admissions, which represent a refined and harmonised subset of five large ICU databases originating from three countries. Using the international consensus definition Sepsis-3, we derived hourly-resolved sepsis label annotations, amounting to $26,734$ ($17.1\%$) septic stays. We compared our approach, a deep self-attention model, to several clinical baselines as well as ML baselines and performed an extensive internal and external validation within and across databases. On average, our model was able to predict sepsis with an AUROC of $0.847 \pm 0.050$ (internal out-of sample validation) and $0.761 \pm 0.052$ (external validation). For a harmonised prevalence of $17\%$, at $80\%$ recall our model detects septic patients with $39\%$ precision 3.7 hours in advance.
• Abstract（参考訳）: 数十年にわたる臨床研究にもかかわらず、敗血症は高い死亡率と死傷率を持つ世界的な公衆衛生危機である。 現在、敗血症が検出され、病原体が同定されたとき、臓器損傷はすでに不可逆の段階まで進行していた可能性がある。 したがって、効果的な敗血症管理は時間に敏感である。 集中治療室(ICU)で利用可能な臨床データの多元的傾向を体系的に分析することにより、敗血症の早期予測は、早期の病原体同定、耐性試験、効果的な抗生物質および支持療法につながり、生命維持の指標となる。 そこで我々は、ICUにおける敗血症予測のための機械学習(ML)システムを開発し、検証した。 我々の分析はMLを用いた敗血症予測のための多国間多中心ICU研究としては最大である。 我々のデータセットには56,309ドルのユニークなICU入場料が含まれており、3つの国から派生した5つの大きなICUデータベースの洗練され調和したサブセットを表している。 Sepsis-3の国際的コンセンサス定義を用いて、時間ごとに解決されたセプシスのラベルアノテーションを導出した。 我々は,深層自己注意モデルであるアプローチを,MLベースラインだけでなくいくつかの臨床ベースラインと比較し,データベース内およびデータベース間の広範な内部および外部検証を行った。 平均して、我々のモデルは0.847 \pm 0.050$(内部的なサンプル検証)と0.761 \pm 0.052$(外部検証)で敗血症を予測することができた。 調和した17\%の精度で、80\%のリコールで、我々のモデルは、前もって39\%の精度3.7時間の敗血症患者を検出する。

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