S'abonner

Machine-learning models for predicting surgical site infections using patient pre-operative risk and surgical procedure factors - 22/04/23

Doi : 10.1016/j.ajic.2022.08.013 
Rabia Emhamed Al Mamlook, PhD a, c, , Lee J. Wells, PhD a, Robert Sawyer, PhD b
a Department of Industrial and Entrepreneurial Engineering & Engineering Management, Western Michigan University, Kalamazoo, MI 
b Department of Surgery, Western Michigan University Homer Stryker School of Medicine, Kalamazoo, MI 
c Department of Industrial, Engineering University of Zawiya, Al Zawiya City, Libya 

Address correspondence to Rabia Emhamed Al Mamlook, PhD, Department of Industrial and Entrepreneurial Engineering & Engineering Management, Western Michigan University, 3635 kenbrooke ct, Kalamazoo, MI, 49008, USA.Department of Industrial and Entrepreneurial Engineering & Engineering ManagementWestern Michigan University3635 kenbrooke ctKalamazooMI49008USA

Highlights

This study aimed to develop and validate classification models for the occurrence of SSI to improve upon previous models.
Multiple risk factors for Pre-operative surgical site infection (SSI)were identified.
Various Machine learning and Deep Neural networks approach were compared to identify preoperative risk factors associated with SSI.
Deep Neural Network (DNN) model performed best on most model fit measures

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

Surgical site infections (SSIs) are a significant health care problem as they can cause increased medical costs and increased morbidity and mortality. Assessing a patient's preoperative risk factors can improve risk stratification and help guide the surgical decision-making process. Previous efforts to use preoperative risk factors to predict the occurrence of SSIs have relied upon traditional statistical modeling approaches. The aim of this paper is to develop and validate, using state-of-the-art machine learning (ML) approaches, classification models for the occurrence of SSI to improve upon previous models.

Methods

In this work, using the American College of Surgeons’ National Surgical Quality Improvement Program (ACS NSQIP) database, the performances (eg prediction accuracy) of 7 different ML approaches (Logistic Regression (LR), Naïve Bayesian (NB), Random Forest (RF), Decision Tree (DT), Support Vector Machine (SVM), Artificial Neural Network (ANN), and Deep Neural Network (DNN)) were compared. The performance of these models was evaluated using the area under the curve, accuracy, precision, sensitivity, and F1-score metrics.

Results

Overall, 2,882,526 surgical procedures were identified in the study for the SSI predictive models’ development. The results indicate that the DNN model offers the best predictive performance with 10-fold compared to the other 6 approaches considered (area under the curve = 0.8518, accuracy = 0.8518, precision = 0.8517, sensitivity = 0.8527, F1-score = 0.8518). Emergency case surgeries, American Society of Anesthesiologists (ASA) Index of 4 (ASA_4), BMI, Vascular surgeries, and general surgeries were most significant influencing features towards developing an SSI.

Conclusions

Equally important is that the commonly used LR approach for SSI prediction displayed mediocre performance. The results are encouraging as they suggest that the prediction performance for SSIs can be improved using modern ML approaches.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Machine-learning models, Pre-operative risk, Surgical procedure factors, Surgical site infections


Plan


© 2022  Association for Professionals in Infection Control and Epidemiology, Inc. Tous droits réservés.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Vol 51 - N° 5

P. 544-550 - mai 2023 Retour au numéro
Article précédent Article précédent
  • Risk factors for surgical site infection after abdominal hysterectomy, New York State, 2015-2018
  • Boldtsetseg Tserenpuntsag, Valerie Haley, Peggy Ann Hazamy, Antonella Eramo, Robin Knab, Marie Tsivitis, Ernest J. Clement
| Article suivant Article suivant
  • Investigating particulate production in the operating suite following the use of waterless alcohol based dry scrub versus traditional hand washing and drying with commonly used surgical towels: An experimental study
  • Loren C. Tholcke, William H. Fang, Bryn R. Gornick, John A. Schlechter

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’accès au texte intégral de cet article nécessite un abonnement.

Déjà abonné à cette revue ?

Elsevier s'engage à rendre ses eBooks accessibles et à se conformer aux lois applicables. Compte tenu de notre vaste bibliothèque de titres, il existe des cas où rendre un livre électronique entièrement accessible présente des défis uniques et l'inclusion de fonctionnalités complètes pourrait transformer sa nature au point de ne plus servir son objectif principal ou d'entraîner un fardeau disproportionné pour l'éditeur. Par conséquent, l'accessibilité de cet eBook peut être limitée. Voir plus

Mon compte


Plateformes Elsevier Masson

Déclaration CNIL

EM-CONSULTE.COM est déclaré à la CNIL, déclaration n° 1286925.

En application de la loi nº78-17 du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers et aux libertés, vous disposez des droits d'opposition (art.26 de la loi), d'accès (art.34 à 38 de la loi), et de rectification (art.36 de la loi) des données vous concernant. Ainsi, vous pouvez exiger que soient rectifiées, complétées, clarifiées, mises à jour ou effacées les informations vous concernant qui sont inexactes, incomplètes, équivoques, périmées ou dont la collecte ou l'utilisation ou la conservation est interdite.
Les informations personnelles concernant les visiteurs de notre site, y compris leur identité, sont confidentielles.
Le responsable du site s'engage sur l'honneur à respecter les conditions légales de confidentialité applicables en France et à ne pas divulguer ces informations à des tiers.


Tout le contenu de ce site: Copyright © 2026 Elsevier, ses concédants de licence et ses contributeurs. Tout les droits sont réservés, y compris ceux relatifs à l'exploration de textes et de données, a la formation en IA et aux technologies similaires. Pour tout contenu en libre accès, les conditions de licence Creative Commons s'appliquent.