败血症是一种威胁生命的患有器官功能障碍的疾病,是全球死亡和重症疾病的主要原因。急诊科分类过程中败血症的准确检测将允许尽早开始实验室分析,抗生素给药和其他败血症治疗方案。这项研究的目的是确定是否可以将EHR数据与最新的机器学习算法(Kate Sepsis)和临床自然语言处理一起提取和合成,以产生准确的脓毒症模型,并将Kate Sepsis与现有的败血症筛查方案进行比较爵士和QSOFA。使用来自16家参与医院的分类数据的患者遇到的患者遭遇开发了机器学习模型(Kate Sepsis)。凯特败血症,SIRS,标准筛查(具有感染源的SIRS)和QSOFA在三个设置中进行了测试。队列A是对单个站点1的医疗记录的回顾性分析。同类B是对位点1的前瞻性分析1.同伴C是对站点1的回顾性分析,并有15个地点。在所有队列中,凯特败血症的AUC为0.94-0.963,TPR为73-74.87%和3.76-7.17%FPR。标准筛选显示AUC为0.682-0.726,TPR为39.39-51.19%和2.9-6.02%FPR。 QSOFA协议的AUC为0.544-0.56,TPR为10.52-13.18%和1.22-1.68%FPR。对于严重的败血症,在所有队列中,凯特败血症的AUC为0.935-0.972,TPR为70-82.26%和4.64-8.62%FPR。对于败血性休克,在所有队列中,凯特败血症的AUC为0.96-0.981,TPR为85.71-89.66%和4.85-8.8%FPR。 SIRS,标准筛选和QSOFA表现出严重败血症和败血性休克检测的低AUC和TPR。凯特败血症在分类中提供的败血症检测性能比常用的筛查方案更好。
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控制传染病是一个主要的健康优先事项,因为它们可以传播和感染人类,从而演变为流行病或流行病。因此,早期发现传染病是一种重要需求,许多研究人员已经开发出在早期诊断它们的模型。本文审查了用于传染病诊断的最新机器学习(ML)算法的研究文章。我们从2015年至2022年搜索了科学,ScienceDirect,PubMed,Springer和IEEE数据库,确定了审查的ML模型的优缺点,并讨论了推进该领域研究的可能建议。我们发现大多数文章都使用了小型数据集,其中很少有实时数据。我们的结果表明,合适的ML技术取决于数据集的性质和所需的目标。
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Early evaluation of patients who require special care and who have high death-expectancy in COVID-19, and the effective determination of relevant biomarkers on large sample-groups are important to reduce mortality. This study aimed to reveal the routine blood-value predictors of COVID-19 mortality and to determine the lethal-risk levels of these predictors during the disease process. The dataset of the study consists of 38 routine blood-values of 2597 patients who died (n = 233) and those who recovered (n = 2364) from COVID-19 in August-December, 2021. In this study, the histogram-based gradient-boosting (HGB) model was the most successful machine-learning classifier in detecting living and deceased COVID-19 patients (with squared F1 metrics F1^2 = 1). The most efficient binary combinations with procalcitonin were obtained with D-dimer, ESR, D-Bil and ferritin. The HGB model operated with these feature pairs correctly detected almost all of the patients who survived and those who died (precision > 0.98, recall > 0.98, F1^2 > 0.98). Furthermore, in the HGB model operated with a single feature, the most efficient features were procalcitonin (F1^2 = 0.96) and ferritin (F1^2 = 0.91). In addition, according to the two-threshold approach, ferritin values between 376.2 mkg/L and 396.0 mkg/L (F1^2 = 0.91) and pro-calcitonin values between 0.2 mkg/L and 5.2 mkg/L (F1^2 = 0.95) were found to be fatal risk levels for COVID-19. Considering all the results, we suggest that many features combined with these features, especially procalcitonin and ferritin, operated with the HGB model, can be used to achieve very successful results in the classification of those who live, and those who die from COVID-19. Moreover, we strongly recommend that clinicians consider the critical levels we have found for procalcitonin and ferritin properties, to reduce the lethality of the COVID-19 disease.
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心脏切断(CTG)是用于劳动期间胎儿监测的主要工具。对CTG的解释需要实时动态模式识别。它被认为是具有高度和观察者内部观察者分歧的艰巨任务。机器学习为客观和可靠的CTG评估提供了可行的路径。在这项研究中,使用自回归移动平均(ARMA)模型基于临床专业知识和系统控制理论来开发新的CTG特征,以表征胎儿心率与收缩的响应。在机器学习模型中评估特征,以评估它们在识别胎儿妥协时的功效。ARMA功能在顶级特征中排名,用于检测胎儿妥协。此外,包括基于信号质量的机器学习模型和修剪数据中的临床因素提高了分类器的性能。
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谵妄是急性急性发病脑功能障碍,在紧急情况下,与较高的死亡率有关。由于其演示和风险因素难以检测和监测,这取决于患者的潜在病情。在我们的研究中,我们旨在识别谵妄人口中的亚型,并建立使用医疗信息MART进行密集护理IV(MIMIC-IV)数据来检测谵妄的亚组特定的预测模型。我们表明谵妄存在于谵妄中。对于特定于组的预测模型,还观察到特征重要性的差异。我们的工作可以重新校准每个谵妄亚组的现有谵妄预测模型,并提高ICU或急诊部门患者的谵妄检测和监测的精度。
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A significant level of stigma and inequality exists in mental healthcare, especially in under-served populations, which spreads through collected data. When not properly accounted for, machine learning (ML) models learned from data can reinforce the structural biases already present in society. Here, we present a systematic study of bias in ML models designed to predict depression in four different case studies covering different countries and populations. We find that standard ML approaches show regularly biased behaviors. However, we show that standard mitigation techniques, and our own post-hoc method, can be effective in reducing the level of unfair bias. We provide practical recommendations to develop ML models for depression risk prediction with increased fairness and trust in the real world. No single best ML model for depression prediction provides equality of outcomes. This emphasizes the importance of analyzing fairness during model selection and transparent reporting about the impact of debiasing interventions.
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对世界各地的急诊部门(ED)服务的需求不断增长,特别是在Covid-19大流行下。风险三环在优先考虑最需要它们的患者的有限医疗资源方面发挥着至关重要的作用。最近,普遍使用电子健康记录(EHR)已经产生了大量的存储数据,伴随着开发可改善紧急护理的预测模型的巨大机会。然而,没有基于大型公共EHR的广泛接受的ED基准,这是新的研究人员可以轻松访问的基准。填补这种差距的成功可以使研究人员更快,方便地开始研究,而无需详细数据预处理,并促进不同研究和方法之间的比较。在本文中,基于医疗信息MART为重症监护IV急诊部门(MIMIC-IV-ED)数据库,我们提出了一款公共ED基准套件,并获得了从2011年到2019年的50万ED访问的基准数据集。三个ed已经介绍了基于预测任务(住院,关键结果和72小时ED Revisit),其中实施了各种流行的方法,从机器学习方法到临床评分系统进行了实施。他们的性能结果评估并进行了比较。我们的代码是开源,因此任何具有访问模仿-IV-ED的人都可以遵循相同的数据处理步骤,构建基准,并重现实验。本研究提供了洞察力,建议,以及未来研究人员的协议,以处理原始数据并快速建立紧急护理模型。
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慢性肾脏疾病(CKD)代表一种缓慢进行的疾病,最终可能需要肾脏替代疗法(RRT),包括透析或肾移植。例如,对需要RRT的患者(提前1年)的早期鉴定可以改善患者的预后,例如,通过允许更高质量的透析血管通道。因此,护理团队对RRT的需求的早期认识是成功管理该疾病的关键。不幸的是,目前没有常用的RRT启动预测工具。在这项工作中,我们提出了一种机器学习模型,该模型可以动态地识别有可能需要RRT的CKD患者,最多只使用索赔数据。为了评估该模型,我们研究了大约300万Medicare受益人,我们做出了超过800万个预测。我们表明该模型可以识别出超过90%敏感性和特异性的风险患者。尽管在准备临床使用之前需要进行其他工作,但本研究为筛查工具提供了一个基础,以在时间窗口内识别有风险的患者,以实现旨在改善RRT结果的早期主动干预措施。
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快速准确地检测该疾病可以大大帮助减少任何国家医疗机构对任何大流行期间死亡率降低死亡率的压力。这项工作的目的是使用新型的机器学习框架创建多模式系统,该框架同时使用胸部X射线(CXR)图像和临床数据来预测COVID-19患者的严重程度。此外,该研究还提出了一种基于nom图的评分技术,用于预测高危患者死亡的可能性。这项研究使用了25种生物标志物和CXR图像,以预测意大利第一波Covid-19(3月至6月2020年3月至6月)在930名Covid-19患者中的风险。提出的多模式堆叠技术分别产生了89.03%,90.44%和89.03%的精度,灵敏度和F1分数,以识别低风险或高危患者。与CXR图像或临床数据相比,这种多模式方法可提高准确性6%。最后,使用多元逻辑回归的列线图评分系统 - 用于对第一阶段确定的高风险患者的死亡风险进行分层。使用随机森林特征选择模型将乳酸脱氢酶(LDH),O2百分比,白细胞(WBC)计数,年龄和C反应蛋白(CRP)鉴定为有用的预测指标。开发了五个预测因素参数和基于CXR图像的列函数评分,以量化死亡的概率并将其分为两个风险组:分别存活(<50%)和死亡(> = 50%)。多模式技术能够预测F1评分为92.88%的高危患者的死亡概率。开发和验证队列曲线下的面积分别为0.981和0.939。
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在全球范围内,有实质性的未满足需要有效地诊断各种疾病。不同疾病机制的复杂性和患者人群的潜在症状具有巨大挑战,以发展早期诊断工具和有效治疗。机器学习(ML),人工智能(AI)区域,使研究人员,医师和患者能够解决这些问题的一些问题。基于相关研究,本综述解释了如何使用机器学习(ML)和深度学习(DL)来帮助早期识别许多疾病。首先,使用来自Scopus和Science(WOS)数据库的数据来给予所述出版物的生物计量研究。对1216个出版物的生物计量研究进行了确定,以确定最多产的作者,国家,组织和最引用的文章。此次审查总结了基于机器学习的疾病诊断(MLBDD)的最新趋势和方法,考虑到以下因素:算法,疾病类型,数据类型,应用和评估指标。最后,该文件突出了关键结果,并向未来的未来趋势和机遇提供了解。
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This report summarises the outcomes of a systematic literature search to identify Bayesian network models used to support decision making in healthcare. After describing the search methodology, the selected research papers are briefly reviewed, with the view to identify publicly available models and datasets that are well suited to analysis using the causal interventional analysis software tool developed in Wang B, Lyle C, Kwiatkowska M (2021). Finally, an experimental evaluation of applying the software on a selection of models is carried out and preliminary results are reported.
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计算机辅助方法为诊断和预测脑疾病显示了附加的价值,因此可以支持临床护理和治疗计划中的决策。本章将洞悉方法的类型,其工作,输入数据(例如认知测试,成像和遗传数据)及其提供的输出类型。我们将专注于诊断的特定用例,即估计患者的当前“状况”,例如痴呆症的早期检测和诊断,对脑肿瘤的鉴别诊断以及中风的决策。关于预测,即对患者的未来“状况”的估计,我们将缩小用例,例如预测多发性硬化症中的疾病病程,并预测脑癌治疗后患者的结局。此外,根据这些用例,我们将评估当前的最新方法,并强调当前对这些方法进行基准测试的努力以及其中的开放科学的重要性。最后,我们评估了计算机辅助方法的当前临床影响,并讨论了增加临床影响所需的下一步。
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最近显示外部眼睛照片显示出糖尿病性视网膜疾病和HBA1C升高的迹象。在本文中,我们评估外部眼睛照片是否包含有关其他系统性医疗状况的信息。我们开发了一个深度学习系统(DLS),该系统将外部眼睛的照片作为输入,并预测多个全身参数,例如与肝脏有关的参数(白蛋白,AST);肾脏(EGFR使用无种族的2021 CKD-EPI肌酐方程,尿液ACR);骨与矿物质(钙);甲状腺(TSH);和血数(HGB,WBC,血小板)。开发利用了49,015例糖尿病患者的151,237张图像,在加利福尼亚州洛杉矶县的11个地点接受糖尿病眼镜筛查。评估重点是9个预先指定的全身参数,并利用了3个验证集(a,b,c),涵盖了28,869名患有和没有糖尿病的患者,在加利福尼亚州洛杉矶县和大亚特兰大地区的3个独立地点进行了眼睛筛查。我们将结合了可用临床人口统计学变量的基线模型(例如年龄,性别,种族/种族,糖尿病年)进行了比较。相对于基线,DLS在检测AST> 36,钙<8.6,egfr <60,HGB <11,血小板<150,ACR> = 300和WBC <4时,在检测AST> 36,钙<8.6,Egfr <60,HGB <60,HGB <60,calcium <8.6,Egfr <60,calcium <8.6和wbc <4时,达到了统计学上的显着性能,并且类似于开发集的人口),其中DLS的AUC超过基线的AUC,增长了5.2-19.4%。在验证集B和C方面,与开发集相比,患者人群的差异很大,DLS的表现优于ACR> = 300的基线,而HGB <11升至7.3-13.2%。我们的发现提供了进一步的证据,表明外部眼睛照片包含跨越多器官系统的全身健康生物标志物。需要进一步的工作来研究这些生物标志物是否以及如何转化为临床影响。
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2019年12月,一个名为Covid-19的新型病毒导致了迄今为止的巨大因果关系。与新的冠状病毒的战斗在西班牙语流感后令人振奋和恐怖。虽然前线医生和医学研究人员在控制高度典型病毒的传播方面取得了重大进展,但技术也证明了在战斗中的重要性。此外,许多医疗应用中已采用人工智能,以诊断许多疾病,甚至陷入困境的经验丰富的医生。因此,本调查纸探讨了提议的方法,可以提前援助医生和研究人员,廉价的疾病诊断方法。大多数发展中国家难以使用传统方式进行测试,但机器和深度学习可以采用显着的方式。另一方面,对不同类型的医学图像的访问已经激励了研究人员。结果,提出了一种庞大的技术数量。本文首先详细调了人工智能域中传统方法的背景知识。在此之后,我们会收集常用的数据集及其用例日期。此外,我们还显示了采用深入学习的机器学习的研究人员的百分比。因此,我们对这种情况进行了彻底的分析。最后,在研究挑战中,我们详细阐述了Covid-19研究中面临的问题,我们解决了我们的理解,以建立一个明亮健康的环境。
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如今,人工智能(AI)已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分,但是最佳性能的AI系统通常太复杂了,无法自我解释。可解释的AI(XAI)技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理,并且在处理敏感和个人健康数据时,它们变得更加至关重要。值得注意的是,XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注,尤其是在医疗保健领域。特别是,许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据,而XAI并未在这些数据类型上进行分析,而计算机视觉和自然语言处理(NLP)是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述,本文提供了过去5年中文献的审查,说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言,我们确定临床验证,一致性评估,客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后,我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。
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自2020年2月以来,世界一直在与Covid-19疾病进行激烈的斗争,随着疾病变成大流行,卫生系统受到悲惨的压力。这项研究的目的是使用对LogNNET储层神经网络的向后特征消除算法获得COVID-19的诊断和预后中最有效的常规血值(RBV)。该研究中的第一个数据集由5296例患者组成,具有相同数量的阴性和阳性COVID-19。 Lognnet模型在疾病诊断中的准确率为99.5%,其特征的精度为99.17%,只有平均红细胞血红蛋白浓度,平均性肌张力性血红蛋白和激活的部分凝血酶蛋白时间。第二个数据集由总共3899例COVID-19诊断为医院接受治疗的患者,其中203名患者是严重的患者,3696例患者是温和的患者。该模型以48个特征确定疾病预后的准确率达到94.4%,而仅红细胞沉降率,中性粒细胞计数和C反应性蛋白质特征,精度为82.7%。我们的方法将减少卫生部门的负压力,并帮助医生使用关键特征来了解Covid-19的发病机理。该方法有望在物联网中创建移动健康监控系统。
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Importance: The prevalence of severe mental illnesses (SMIs) in the United States is approximately 3% of the whole population. The ability to conduct risk screening of SMIs at large scale could inform early prevention and treatment. Objective: A scalable machine learning based tool was developed to conduct population-level risk screening for SMIs, including schizophrenia, schizoaffective disorders, psychosis, and bipolar disorders,using 1) healthcare insurance claims and 2) electronic health records (EHRs). Design, setting and participants: Data from beneficiaries from a nationwide commercial healthcare insurer with 77.4 million members and data from patients from EHRs from eight academic hospitals based in the U.S. were used. First, the predictive models were constructed and tested using data in case-control cohorts from insurance claims or EHR data. Second, performance of the predictive models across data sources were analyzed. Third, as an illustrative application, the models were further trained to predict risks of SMIs among 18-year old young adults and individuals with substance associated conditions. Main outcomes and measures: Machine learning-based predictive models for SMIs in the general population were built based on insurance claims and EHR.
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Systemic Lupus红斑(SLE)是一种罕见的自身免疫疾病,其特征是令人无法预测的耀斑和缓解的速度,具有不同的表现形式。狼疮性肾炎,SLE用于器官损伤和死亡率的主要疾病表现之一,是卢布斯分类标准的关键组成部分。因此,准确地鉴定电子健康记录(EHRS)中的狼疮性肾炎将使大型队列观察研究和临床试验有益于患者人口的表征对于招聘,研究设计和分析至关重要。可以通过程序代码和结构化数据来认可狼疮肾炎,例如实验室测试。然而,记录狼疮肾炎的其他关键信息,例如来自肾脏活检和先前的医学史叙事的组织学报告,需要复杂的文本处理,以从病理报告和临床笔记中挖掘信息。在这项研究中,我们开发了使用EHR数据识别鉴定狼疮肾炎的血管肾炎,而不使用自然语言处理(NLP)。我们开发了四种算法:仅使用结构化数据(基线算法)和使用不同NLP模型的三种算法的规则的算法。这三种NLP模型基于正则化逻辑回归,并使用不同的特征集,包括积极提及概念独特标识符(Cue),耐备的外观数量,以及三个部件的混合物。基线算法和最佳执行的NLP算法在Vanderbilt University Center(VUMC)的数据集上验证了外部验证。我们最佳地执行来自结构化数据,正则表达式概念和映射的特征的NLP模型,与基线狼疮性肾炎算法相比,在NMEDW(0.41 VS 0.79)和VUMC(0.62 VS 0.96)数据集中有所改善。
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Pneumonia, a respiratory infection brought on by bacteria or viruses, affects a large number of people, especially in developing and impoverished countries where high levels of pollution, unclean living conditions, and overcrowding are frequently observed, along with insufficient medical infrastructure. Pleural effusion, a condition in which fluids fill the lung and complicate breathing, is brought on by pneumonia. Early detection of pneumonia is essential for ensuring curative care and boosting survival rates. The approach most usually used to diagnose pneumonia is chest X-ray imaging. The purpose of this work is to develop a method for the automatic diagnosis of bacterial and viral pneumonia in digital x-ray pictures. This article first presents the authors' technique, and then gives a comprehensive report on recent developments in the field of reliable diagnosis of pneumonia. In this study, here tuned a state-of-the-art deep convolutional neural network to classify plant diseases based on images and tested its performance. Deep learning architecture is compared empirically. VGG19, ResNet with 152v2, Resnext101, Seresnet152, Mobilenettv2, and DenseNet with 201 layers are among the architectures tested. Experiment data consists of two groups, sick and healthy X-ray pictures. To take appropriate action against plant diseases as soon as possible, rapid disease identification models are preferred. DenseNet201 has shown no overfitting or performance degradation in our experiments, and its accuracy tends to increase as the number of epochs increases. Further, DenseNet201 achieves state-of-the-art performance with a significantly a smaller number of parameters and within a reasonable computing time. This architecture outperforms the competition in terms of testing accuracy, scoring 95%. Each architecture was trained using Keras, using Theano as the backend.
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很大一部分临床生理监测警报是错误的。这通常会导致临床人员的警报疲劳,不可避免地会损害患者的安全。为了解决这个问题,研究人员试图构建机器学习(ML)模型,能够准确裁定生命体征(VS)警报在血液动力学监测的患者的床边提出的警报,为真实或人工制品。先前的研究利用了需要大量手工标记数据的监督ML技术。但是,手动收集此类数据可能是昂贵的,耗时的和平凡的,并且是限制医疗保健中ML广泛采用(HC)的关键因素。取而代之的是,我们探索使用多个单独的启发式方法来自动将概率标签分配给使用弱监督的未标记培训数据。我们的弱监督模型在传统的监督技术方面具有竞争力,并且需要较少的领域专家参与,这证明了它们用作ML HC应用中监督学习的高效和实用替代方案。
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