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Machine learning prediction of unexpected readmission or death after discharge from intensive care: A retrospective cohort study - 22/11/24

Doi : 10.1016/j.jclinane.2024.111654 
Thomas Tschoellitsch, MD a , Alexander Maletzky, PhD d , Philipp Moser, PhD d , Philipp Seidl, MSc b , Carl Böck, PhD c , Tina Tomic Mahečić, MD e , Stefan Thumfart, PhD d , Michael Giretzlehner, PhD d , Sepp Hochreiter, PhD b , Jens Meier, MD a,
a Department of Anesthesiology and Critical Care Medicine, Johannes Kepler University Linz and Kepler University Hospital, Linz, Austria 
b European Laboratory for Learning and Intelligent Systems Unit Linz, Linz Institute of Technology Artificial Intelligence Lab, Institute for Machine Learning, Johannes Kepler University, Linz, Austria 
c Institute of Signal Processing, Johannes Kepler University Linz, Austria 
d Research Unit Medical Informatics, RISC Software GmbH, Hagenberg i. M., Austria 
e Clinic of Anaesthesiology and Intensive Care Medicine, University Hospital Centre Zagreb - Rebro, Croatia 

Corresponding author at: Department for Anaesthesiology and Critical Care Medicine, Johannes Kepler University and Kepler University Hospital GmbH, Krankenhausstraße 9, 4020 Linz, Austra.Department for Anaesthesiology and Critical Care MedicineKepler University Hospital GmbHKrankenhausstraße 9Linz4020Austra

Abstract

Background

Intensive care units (ICUs) harbor the sickest patients with the utmost needs of medical care. Discharge from ICU needs to consider the reason for admission and stability after ICU care. Organ dysfunction or instability after ICU discharge constitute potentially life-threatening situations for patients.

Methods

This is a single center, observational, retrospective cohort study conducted at ICUs at the Kepler University Hospital in Linz, Austria. Patients aged 18 years and above admitted to the study center's ICUs between 2010-01-01 and 2019-10-31 were included in the study. Patients transferred to another ICU, discharged to a different hospital or home, or that died during their ICU stay were excluded. We used machine learning (ML) models to predict unplanned ICU readmission or death using an internal dataset or MIMIC-IV as training data and compared the models with the Stability and Workload Index for Transfer (SWIFT) score. Further, we evaluated the influence of features on the models using Shapley Additive Explanations.

Results

The best ML models achieved an area under the curve of the receiver operating characteristic (AUC-ROC) of 0.721 ± 0.029 and a high negative predictive value (NPV) of 0.990 ± 0.002. The most important features were heart rate, peripheral oxygen saturation and arterial blood pressure. Performance of the SWIFT score was worse than the ML models (best AUC-ROC 0.618 ± 0.011).

Conclusions

ML models were able to identify patients that will not need unplanned ICU readmission and will not die within 48 h after discharge.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Decisions on ICU discharge may result in unplanned readmission or unexpected death.
Machine learning can identify patients that who will not be readmitted to ICU and will not die within 48 h after discharge.
Models excel in performance above the Stability and Workload Index for Transfer (SWIFT) score in these predictions.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Machine learning, Prediction, Intensive care, Artificial intelligence, Readmission, ICU


Plan


 Registered at ClinicalTrials.gov (NCT05459350, principal investigator: Dr. Thomas Tschoellitsch, 2022-08-16) prior to patient enrollment


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