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Machine learning models to detect opioid misuse in emergency department patients at triage - 23/04/26

Doi : 10.1016/j.ajem.2026.02.037 
Chirag Chhablani a, b, Usman Shahid b, c, Natalie Parde b, c, Sami Muslmani d, Huiyi Hu b, Dillon Thorpe b, Majid Afshar e, Niranjan Karnik b, f, g, Neeraj Chhabra a, b, g,
a Department of Emergency Medicine, University of Illinois Chicago, Chicago, IL, United States of America 
b AI.Health4All Center, University of Illinois Chicago College of Medicine, Chicago, IL, United States of America 
c Department of Computer Science, University of Illinois Chicago, Chicago, IL, United States of America 
d University of Illinois Chicago College of Medicine, Chicago, IL, United States of America 
e Department of Medicine, School of Medicine and Public Health, University of Wisconsin Madison, Madison, WI, United States of America 
f Department of Psychiatry, University of Illinois Chicago, Chicago, IL, United States of America 
g Institute for Research on Addictions, University of Illinois Chicago, Chicago, IL, United States of America 

Corresponding author at: Department of Emergency Medicine, University of Illinois Chicago, Neeraj Chhabra, 808 S Wood, 4 th Floor, Chicago, IL 60612, United States of America. Department of Emergency Medicine University of Illinois Chicago Neeraj Chhabra, 808 S Wood, 4 th Floor Chicago IL 60612 United States of America

Abstract

Objective

Emergency department (ED) encounters represent valuable opportunities to initiate evidence-based treatments for patients with opioid misuse, but few receive such care. Universal manual screening has been proposed to improve patient identification but is uncommon due to its time and resource-intensive nature. We sought to determine the feasibility of identifying patients with opioid misuse at the time of ED triage using machine learning (ML).

Methods

We conducted a retrospective cohort study of 1123 ED encounters (September 2020 – March 2023) at a tertiary hospital. Encounters were enriched for opioid misuse, manually annotated, and chronologically split for training, validation, and testing. Candidate triage-time features included patient demographics, Emergency Severity Index, arrival time of day, chief complaint, comorbidities, and chronic medications. Model performance was evaluated using F1 score, area under the precision–recall curve (AUPRC), accuracy, recall, and AUROC. Post-hoc explainability analyses included SHapley Additive exPlanations (SHAP) and feature importance.

Results

All models performed comparably to opioid-related diagnosis codes placed at any time during the encounter. Random Forest (F1 = 0.75 [95%CI 0.70–0.83], AUPRC = 0.88 [0.81–0.93], accuracy = 0.79 [0.70–0.83]) and Gradient Boosting (F1 = 0.77 [0.71–0.82], AUPRC = 0.89 [0.85–0.93], accuracy = 0.81 [0.720.84]) had among the highest F1 score and AUPRC but confidence intervals overlapped with other methods. Explainability analyses highlighted prior drug-use diagnosis codes, triage acuity, and age as top predictors.

Conclusion

ML classifiers leveraging routinely collected triage data offer a feasible and scalable alternative to manual screening in flagging opioid misuse before physician evaluation, potentially enabling early harm-reduction interventions. Prospective multi-site validation, calibration, and bias assessments are warranted.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Emergency medicine, Opioid use disorder, Opioid misuse, Machine learning


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Vol 104

P. 17-23 - juin 2026 Retour au numéro
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