Machine Learning Based Analysis of Sepsis : Review

基于机器学习的脓毒症分析:回顾

本文是一篇总结性的文章,大致描述了脓毒症的特征和十项先前发布的这方面的技术方法,对这一领域的入门有所帮助。

临床诊断的方法

脓毒症的临床诊断方法有两个:

  1. SIRS,全身性炎症反应综合征
  2. qSOFA,快速顺序器官衰竭评估

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十个技术方法

1.用于提取特征的聚类方法,2012年

方法:使用两组数据,有或者没有乳酸水平的特征,使用贝叶斯网络分析两者的关系。

结论:排除了心率这个参数;研究中使用了呼吸速率(RR),白细胞(WBC),温度,平均动脉压(MAP),乳酸,住院天数(LOS)和败血症发生率(SO);结论是乳酸水平可以预测SIRS标准。

数据来源:不详

2.图计算方法AdapDBN,2016

使用动态贝叶斯网络捕捉脓毒症风险因素。

用于构建AdapDBN的数据: Physician’s knowledge, published clinical research, epidemiological status and patient’s data

根据患者动迁状态动态调整筛选频率。

处理initial sepsis, severe sepsis and septic shock三种情况。

缩短症状检测时间;改善治疗效果。

数据源:不详

3.因果依赖图,2016

数据库:MEDAN,最大的可用的多中心的脓毒症数据库之一。【暂不知公开性】

根据:

  1. 收治时候的患者状况
  2. 24h后的状况
  3. 48h后的状况

分成三个集合。主要关注患者的生理指标和个人信息。

结论:脓毒症发展的高峰期是患者收治入ICU后的24h左右。

4.使用远程监控方案对门诊败血症做远程检测

未提及具体算法,提及的败血症风险指标包括:心率,呼吸频率,温度,血压和可疑感染。

生成每日报告并发送给护理人员

5.CFOA (Chaotic Fruitfly Optimization)学习策略

2018年发表了论文提高KELM(内核极限学习机)的性能。

使用chaotic population initialization和chaotic local search提高性能。

特征选择是通过随机森林完成的,而KELM参数的优化是通过提出的CFOA(具有五重交叉验证)完成的。

6.热成像体温模式

考虑到外耳或鼻尖与内耳等核心温度之间的温差(ETD)。 他们使用模糊C均值(FCM)聚类算法,将ETD分为不同的聚类。 ETD中从5-6F变为1F的簇代表败血症。 此过程使用热图像作为输入来计算ETD。

7.Meta分析,2019

数据库:MIMIC-III(v.13)

考虑了对败血症进行分类的金标准,并针对特异性,敏感性,阳性和阴性似然比和诊断奇数比对这些标准中的每一个做出了结论

将不同的预测模型(例如InSight,SVM,ApeX,深度神经网络和Logistic回归)用于SIRS,ICD-9,ICD-10等不同的标准

结论:机器学习技术的强大预测性能可以改善败血症的诊断,从而降低医院的死亡率。

8.名为“RoS”的脓毒症筛选工具,2019

诊断方法:比较SIRS、SOFA、qSOFA、MEWS和NEWS等之后,使用的是qSOFA

数据:49个城市社区医院急诊科的22个月成人患者的电子健康记录数据

方法:使用Rhee临床监测标准;特征选择过程的三个阶段被用作对败血症筛选的现有模型的评价,与主题专家的协商以及监督机器学习方法的梯度增强方法。在这项回顾性研究中,RoS评分比推荐的常规基准筛查工具更及时且与众不同。

9.层次分析方法,2019

数据描述:连续的,高频率的数据

对高风险患者使用生理体征检测的数据(每分钟);使用Heart rate (HR), non invasive blood pressure (BP), temperature, respiratory rate (RR) and white blood cell count (WBC) 做二分类,这些特征被用于持续预测发生脓毒症的可能性;使用了一种两层方法,每层有不同的滑动时间窗口大小。第一层是30,60,120min的时间窗口。第二层是10和20min。用滑动时间窗口来收集生理数据流。模型估计的概率被赋予硬阈值0.5,用于预测脓毒症。使用的性能指标是敏感性,特异性,正预测值(PPV),准确性和F2得分。与其他现有的层叠分类器相比,在线特征提取方法是该方法的特色。

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