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Development and validation of a machine learning ASA-score to identify candidates for comprehensive preoperative screening and risk stratification - 26/04/23

Doi : 10.1016/j.jclinane.2023.111103 
Karuna Wongtangman, MD a, b , Boudewijn Aasman, BSc c , Shweta Garg, MS c , Annika S. Witt, BSc a , Arshia A. Harandi a , Omid Azimaraghi, MD a , Parsa Mirhaji, MD, PhD c , Selvin Soby, PharmD c , Preeti Anand, MD a , Carina P. Himes, MD a , Richard V. Smith, MD d , Peter Santer, MD, PhD e , Jeffrey Freda, MD f , Matthias Eikermann, MD, PhD a, g, , Priya Ramaswamy, MD h
a Department of Anesthesiology, Montefiore Medical Center and Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA 
b Department of Anesthesiology, Faculty of Medicine, Siriraj Hospital, Mahidol University, Bangkok, Thailand 
c Center for Health Data Innovations, Montefiore Medical Center and Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA 
d Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Montefiore Medical Center and Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA 
e Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, USA 
f Surgical Services, Montefiore Medical Center and Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY, USA 
g Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany 
h Department of Anesthesia and Perioperative Care, University of California San Francisco, USA 

Corresponding author at: Department of Anesthesiology, Montefiore Medical Center, Albert Einstein College of Medicine, 111 East 210th Street, Bronx, NY 10467, USA.Department of AnesthesiologyMontefiore Medical CenterAlbert Einstein College of Medicine111 East 210th StreetBronxNY10467USA

Abstract

Objective

The ASA physical status (ASA-PS) is determined by an anesthesia provider or surgeon to communicate co-morbidities relevant to perioperative risk. Assigning an ASA-PS is a clinical decision and there is substantial provider-dependent variability. We developed and externally validated a machine learning-derived algorithm to determine ASA-PS (ML-PS) based on data available in the medical record.

Design

Retrospective multicenter hospital registry study.

Setting

University-affiliated hospital networks.

Patients

Patients who received anesthesia at Beth Israel Deaconess Medical Center (Boston, MA, training [n = 361,602] and internal validation cohorts [n = 90,400]) and Montefiore Medical Center (Bronx, NY, external validation cohort [n = 254,412]).

Measurements

The ML-PS was created using a supervised random forest model with 35 preoperatively available variables. Its predictive ability for 30-day mortality, postoperative ICU admission, and adverse discharge were determined by logistic regression.

Main results

The anesthesiologist ASA-PS and ML-PS were in agreement in 57.2% of the cases (moderate inter-rater agreement). Compared with anesthesiologist rating, ML-PS assigned more patients into extreme ASA-PS (I and IV), (p < 0.01), and less patients in ASA II and III (p < 0.01). ML-PS and anesthesiologist ASA-PS had excellent predictive values for 30-day mortality, and good predictive values for postoperative ICU admission and adverse discharge. Among the 3594 patients who died within 30 days after surgery, net reclassification improvement analysis revealed that using the ML-PS, 1281 (35.6%) patients were reclassified into the higher clinical risk category compared with anesthesiologist rating. However, in a subgroup of multiple co-morbidity patients, anesthesiologist ASA-PS had a better predictive accuracy than ML-PS.

Conclusions

We created and validated a machine learning physical status based on preoperatively available data. The ability to identify patients at high risk early in the preoperative process independent of the provider's decision is a part of the process we use to standardize the stratified preoperative evaluation of patients scheduled for ambulatory surgery.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

ASA Physical Status (PS) is used for resource allocation, risks prediction, and reimbursement.
We created and validated a machine learning PS (ML-PS) using preoperative data.
ML-PA and anesthesiologists' PS predict comparable 30-day mortality.
ML-PS can be used to automatically classify patients' PS using EHR data.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Machine learning, Machine learning prediction, ASA classification, Mortality, Telehealth


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