细菌感染负责全球高死亡率。感染潜在的抗菌素耐药性，多方面的患者的临床状况会阻碍正确选择抗生素治疗。随机临床试验提供了平均治疗效果估计值，但对于治疗选择的风险分层和优化，即个性化治疗效果（ITE）并不理想。在这里，我们利用了从美国南部学术诊所收集的大规模电子健康记录数据，模仿临床试验，即“目标试验”，并为诊断患有急性细菌的患者开发了死亡率预测和ITE估计的机器学习模型皮肤和皮肤结构感染（ABSSI）是由于金黄色葡萄球菌（MRSA）引起的。 ABSSI-MRSA是一个充满挑战的疾病，治疗选择减少 - 万古霉素是首选的选择，但它具有不可忽略的副作用。首先，我们使用倾向评分匹配来模仿试验并创建随机治疗（万古霉素与其他抗生素）数据集。接下来，我们使用此数据来训练各种机器学习方法（包括增强/Lasso Logistic回归，支持向量机和随机森林），并通过引导验证选择接收器特征（AUC）下的面积最佳模型。最后，我们使用这些模型来计算ITE并通过改变治疗的变化来避免死亡。排出外测试表明，SVM和RF是最准确的，AUC分别为81％和78％，但BLR/Lasso不远（76％）。通过使用BLR/Lasso计算反事实，万古霉素增加了死亡的风险，但显示出很大的变化（优势比1.2，95％范围0.4-3.8），对结果概率的贡献是适度的。取而代之的是，RF在ITE中表现出更大的变化，表明更复杂的治疗异质性。
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为目标疾病开发新药物是一项耗时且昂贵的任务，药物重新利用已成为药物开发领域的流行话题。随着许多健康索赔数据可用，已经对数据进行了许多研究。现实世界的数据嘈杂，稀疏，并且具有许多混杂因素。此外，许多研究表明，药物的作用在人群中是异质的。近年来已经出现了许多有关估计异构治疗效果（HTE）（HTE）的高级机器学习模型，并已应用于计量经济学和机器学习社区。这些研究将医学和药物开发视为主要应用领域，但是从HTE方法论到药物开发的转化研究有限。我们旨在将HTE方法介绍到医疗保健领域，并在通过基准实验进行医疗保健行政索赔数据进行基准实验时提供可行性考虑。另外，我们希望使用基准实验来展示如何将模型应用于医疗保健研究时如何解释和评估模型。通过将最近的HTE技术引入生物医学信息学社区的广泛读者，我们希望通过机器学习促进广泛采用因果推断。我们还希望提供HTE具有个性化药物有效性的可行性。
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抗微生物抗性（AMR）是患者的风险和医疗保健系统的负担。但是，AMR测定通常需要几天。本研究为基于易于使用的临床和微生物预测因子，包括患者人口统计，医院住宿数据，诊断，临床特征以及微生物/抗微生物特征，以及仅使用微生物/抗微生物特征将这些模型与微生物/抗微生物特性进行基于幼稚抗体模型的模型的预测模型。在培养之前准确地预测阻力的能力可以向临床决策提供通知临床决策并缩短行动时间。这里采用的机器学习算法显示出改进的分类性能（接收器操作特性曲线0.88-0.89的区域）与使用飞利浦EICU研究所的6个生物和10个抗生素的接收器操作特征曲线0.86下的接收器下的面积为0.88-0.89）（ERI ）数据库。该方法可以帮助指导抗菌治疗，目的是改善患者结果并减少不必要或无效抗生素的使用。
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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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影响重症患者护理的许多基本问题会带来类似的分析挑战：医生无法轻易估计处于危险的医疗状况或治疗的影响，因为医疗状况和药物的因果影响是纠缠的。他们也无法轻易进行研究：没有足够的高质量数据来进行高维观察性因果推断，并且通常无法在道德上进行RCT。但是，机械知识可获得，包括如何吸收人体药物，并且这些知识与有限数据的结合可能就足够了 - 如果我们知道如何结合它们。在这项工作中，我们提出了一个框架，用于在这些复杂条件下对重症患者的因果影响估算：随着时间的流逝，药物与观察之间的相互作用，不大的患者数据集以及可以代替缺乏数据的机械知识。我们将此框架应用于影响重症患者的极其重要的问题，即癫痫发作和大脑中其他潜在有害的电气事件的影响（称为癫痫样活动 - EA）对结局。鉴于涉及的高赌注和数据中的高噪声，可解释性对于解决此类复杂问题的故障排除至关重要。我们匹配的小组的解释性使神经科医生可以执行图表审查，以验证我们的因果分析的质量。例如，我们的工作表明，患者经历了高水平的癫痫发作般的活动（75％的EA负担），并且未经治疗的六个小时的窗口未受治疗，平均而言，这种不良后果的机会增加了16.7％。作为严重的大脑损伤，终生残疾或死亡。我们发现患有轻度但长期EA的患者（平均EA负担> = 50％）患有不良结果的风险增加了11.2％。
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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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医院住宿时间（LOS）是最重要的医疗保健度量之一，反映了医院的服务质量，有助于改善医院调度和管理。LOS预测有助于成本管理，因为留在医院的患者通常在资源受到严重限制的情况下这样做。在这项研究中，我们通过机器学习和统计方法审查了LOS预测的论文。我们的文献综述考虑了对卒中患者LOS预测的研究研究。一些受访的研究表明，作者达成了相应的结论。例如，患者的年龄被认为是一些研究中卒中患者LOS的重要预测因子，而其他研究则认为年龄不是一个重要因素。因此，在该领域需要额外的研究以进一步了解卒中患者LOS的预测因子。
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尽管近期因因果推断领域的进展，迄今为止没有关于从观察数据的收集治疗效应估算的方法。对临床实践的结果是，当缺乏随机试验的结果时，没有指导在真实情景中似乎有效的指导。本文提出了一种务实的方法，以获得从观察性研究的治疗效果的初步但稳健地估算，为前线临床医生提供对其治疗策略的信心程度。我们的研究设计适用于一个公开问题，估算Covid-19密集护理患者的拳击机动的治疗效果。
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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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风险评分广泛用于临床决策，通常由逻辑回归模型产生。基于机器学习的方法可以很好地识别重要的预测因子，但这种“黑匣子”变量选择限制解释性，并且从单个模型评估的可变重要性可以偏置。我们提出了一种强大而可解释的可解释的可解释选择方法，使用最近开发的福利可变重要性云（福利维奇）占模型的可变性。我们的方法评估和可视化了深入推理和透明变量选择的总变量贡献，并过滤出非重要贡献者来简化模型构建步骤。我们从可变贡献中获得了一个集合变量排名，这很容易与自动化和模块化的风险分数发生器，自动摩托，以方便的实现。在对早期死亡或意外再入住的研究中，福糖选定了6个候选变量中的6个，以创建一个良好的性能，从机器学习的排名到一个16变量模型具有类似的性能。
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由于混淆偏差，测量在观察研究中的治疗效果是挑战性的。当变量影响治疗和结果时发生混淆。传统方法，如倾向评分匹配通过对混凝剂的调节来匹配估计治疗效果。最近的文献介绍了使用机器学习来预测观察研究中的反事实的新方法，然后允许估计治疗效果。然而，这些研究已经应用于真正的治疗效果尚未知道的真实世界数据。本研究旨在通过模拟两个主要场景来研究这种反事实预测方法的有效性：随着和不混淆。每种类型还包括输入和输出数据之间的线性和非线性关系。模拟中的关键项目是我们生成了已知的真正因果效果。线性回归，套索回归和随机林模型用于预测反事实和治疗效果。将这些与真实的治疗效果相比以及幼稚的治疗效果进行比较。结果表明，本机学习方法是否表现良好的最重要因素，是数据中的非线性度。令人惊讶的是，对于非混淆\纺织{和}混淆，机器学习模型都在线性数据集进行了良好。然而，当引入非线性时，模型非常差。因此，在该仿真研究的条件下，即使存在混淆，机器学习方法也在线性的条件下表现良好，但是在存在混淆时，但在介绍非线性时，在此阶段不应该信任。
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目的：提高地理访问仍然是确定卫生政策设计中区域医疗资源充足的关键问题。然而，患者的选择可以是各种因素的复杂交互的结果。本研究的目的是提出深度神经网络方法来模拟患者选择在旅行距离中的复杂决定，以获取护理，这是分配资源的决策制定的重要指标。方法：我们使用了台湾的4年全国保险数据，并积累了早期文献中讨论的可能特征。本研究提出使用卷积神经网络（CNN）基于框架来进行预测。模型性能对其他机器学习方法进行了测试。使用集成梯度（IG）进一步解释了所提出的框架来分析特征权重。结果：我们成功地证明了使用基于CNN的框架来预测患者的旅行距离的有效性，实现0.968，AUC的精度，0.969，敏感性为0.960，比0.989的特异性。基于CNN的框架优于所有其他方法。在这项研究中，IG重量可能是可解释的;然而，这种关系与公共卫生中的已知指标不相似，类似于普通共识。结论：我们的结果表明了基于深度学习的旅行距离预测模型的可行性。它有可能在资源分配中指导政策制定。
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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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Tongue cancer is a common oral cavity malignancy that originates in the mouth and throat. Much effort has been invested in improving its diagnosis, treatment, and management. Surgical removal, chemotherapy, and radiation therapy remain the major treatment for tongue cancer. The survival of patients determines the treatment effect. Previous studies have identified certain survival and risk factors based on descriptive statistics, ignoring the complex, nonlinear relationship among clinical and demographic variables. In this study, we utilize five cutting-edge machine learning models and clinical data to predict the survival of tongue cancer patients after treatment. Five-fold cross-validation, bootstrap analysis, and permutation feature importance are applied to estimate and interpret model performance. The prognostic factors identified by our method are consistent with previous clinical studies. Our method is accurate, interpretable, and thus useable as additional evidence in tongue cancer treatment and management.
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因果推断能够估计治疗效果（即，治疗结果的因果效果），使各个领域的决策受益。本研究中的一个基本挑战是观察数据的治疗偏见。为了提高对因果推断的观察研究的有效性，基于代表的方法作为最先进的方法表明了治疗效果估计的卓越性能。基于大多数基于表示的方法假设所有观察到的协变量都是预处理的（即，不受治疗影响的影响），并学习这些观察到的协变量的平衡表示，以估算治疗效果。不幸的是，这种假设往往在实践中往往是太严格的要求，因为一些协调因子是通过对治疗的干预进行改变（即，后治疗）来改变。相比之下，从不变的协变量中学到的平衡表示因此偏置治疗效果估计。
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有许多可用于选择优先考虑治疗的可用方法，包括基于治疗效果估计，风险评分和手工制作规则的遵循申请。我们将秩加权平均治疗效应（RATY）指标作为一种简单常见的指标系列，用于比较水平竞争范围的治疗优先级规则。对于如何获得优先级规则，率是不可知的，并且仅根据他们在识别受益于治疗中受益的单位的方式进行评估。我们定义了一系列速率估算器，并证明了一个中央限位定理，可以在各种随机和观测研究环境中实现渐近精确的推断。我们为使用自主置信区间的使用提供了理由，以及用于测试关于治疗效果中的异质性的假设的框架，与优先级规则相关。我们对速率的定义嵌套了许多现有度量，包括QINI系数，以及我们的分析直接产生了这些指标的推论方法。我们展示了我们从个性化医学和营销的示例中的方法。在医疗环境中，使用来自Sprint和Accor-BP随机对照试验的数据，我们发现没有明显的证据证明异质治疗效果。另一方面，在大量的营销审判中，我们在一些数字广告活动的治疗效果中发现了具有的强大证据，并证明了如何使用率如何比较优先考虑估计风险的目标规则与估计治疗效益优先考虑的目标规则。
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现实世界中临床干预措施的治疗功效的估计涉及处理诸如死亡时间，重新住院或可能受到检查的复合事件之类的连续结果。在这种情况下，反事实推理需要将混杂的生理特征的影响与正在评估的干预措施的影响中影响基线存活率的影响。在本文中，我们提出了一种潜在变量方法来模拟异质治疗效果，该方法通过提出一个人可以属于具有不同响应特征的潜在簇之一。我们表明，这种潜在结构可以介导基本的生存率，并有助于确定干预的影响。我们证明了我们的方法根据个人对最初进行的多个大型随机临床试验的治疗反应来发现可行的表型的能力，该试验最初是为了评估适当的治疗方法以降低心血管风险。
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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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口服食物挑战（OFC）对于准确诊断患者的食物过敏至关重要。但是，患者不愿接受OFC，对于那些这样做的患者，在农村/社区医疗保健环境中，对过敏症患者的使用率有限。通过机器学习方法对OFC结果的预测可以促进在家中食品过敏原的删除，在OFC中改善患者和医师的舒适度，并通过最大程度地减少执行的OFC的数量来节省医疗资源。临床数据是从共同接受1,284个OFC的1,12例患者那里收集的，包括临床因素，包括血清特异性IgE，总IgE，皮肤刺测试（SPTS），症状，性别和年龄。使用这些临床特征，构建了机器学习模型，以预测花生，鸡蛋和牛奶挑战的结果。每种过敏原的最佳性能模型是使用凹入和凸内核（LUCCK）方法创建的，该方法在曲线（AUC）（AUC）下分别用于花生，鸡蛋和牛奶OFC预测为0.76、0.68和0.70， 。通过Shapley添加说明（SHAP）的模型解释表明，特定的IgE以及SPTS的Wheal和Flare值高度预测了OFC结果。该分析的结果表明，机器学习有可能预测OFC结果，并揭示了相关的临床因素进行进一步研究。
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癌症护理中的治疗决策受到随机对照试验（RCT）的治疗效应估计的指导。 RCT估计在某个人群中，一种治疗与另一种治疗的平均效应。但是，治疗可能对人群中的每个患者都不同样有效。了解针对特定患者和肿瘤特征量身定制的治疗的有效性将实现个性化的治疗决策。通过平均RCT中不同患者亚组的结果来获得量身定制的治疗效果，需要大量的患者在所有相关亚组中具有足够的统计能力，以实现所有可能的治疗。美国癌症联合委员会（AJCC）建议研究人员开发结果预测模型（OPMS），以实现个性化治疗决策。 OPM有时称为风险模型或预后模型，使用患者和肿瘤特征来预测患者的结局，例如总体生存。假设这些预测对于使用“只有在OPM预测患者具有高复发风险的情况下开出化学疗法的规则”之类的规则，对治疗决策有用。 AJCC认识到可靠预测的重要性，发布了OPM的清单，以确保设计OPM设计的患者群体的可靠OPM预测准确性。但是，准确的结果预测并不意味着这些预测会产生良好的治疗决策。从这个角度来看，我们表明OPM依靠固定的治疗政策，这意味着被发现可以准确预测验证研究结果的OPM在用于治疗决策的情况下仍会导致患者伤害。然后，我们提供有关如何开发对个性化治疗决策有用的模型以及如何评估模型是否具有决策价值的指导。
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