Objective: When patients develop acute respiratory failure, accurately identifying the underlying etiology is essential for determining the best treatment. However, differentiating between common medical diagnoses can be challenging in clinical practice. Machine learning models could improve medical diagnosis by aiding in the diagnostic evaluation of these patients. Materials and Methods: Machine learning models were trained to predict the common causes of acute respiratory failure (pneumonia, heart failure, and/or COPD). Models were trained using chest radiographs and clinical data from the electronic health record (EHR) and applied to an internal and external cohort. Results: The internal cohort of 1,618 patients included 508 (31%) with pneumonia, 363 (22%) with heart failure, and 137 (8%) with COPD based on physician chart review. A model combining chest radiographs and EHR data outperformed models based on each modality alone. Models had similar or better performance compared to a randomly selected physician reviewer. For pneumonia, the combined model area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) was 0.79 (0.77-0.79), image model AUROC was 0.74 (0.72-0.75), and EHR model AUROC was 0.74 (0.70-0.76). For heart failure, combined: 0.83 (0.77-0.84), image: 0.80 (0.71-0.81), and EHR: 0.79 (0.75-0.82). For COPD, combined: AUROC = 0.88 (0.83-0.91), image: 0.83 (0.77-0.89), and EHR: 0.80 (0.76-0.84). In the external cohort, performance was consistent for heart failure and increased for COPD, but declined slightly for pneumonia. Conclusions: Machine learning models combining chest radiographs and EHR data can accurately differentiate between common causes of acute respiratory failure. Further work is needed to determine how these models could act as a diagnostic aid to clinicians in clinical settings.


翻译:目标:当患者出现急性呼吸道衰竭时,准确确定基本病理学对于确定最佳治疗至关重要;然而,在临床实践中,区分常见医疗诊断可能具有挑战性。机器学习模式可以通过协助对这些患者进行诊断评估来改善医疗诊断。材料和方法:机器学习模式经过培训,可以预测急性呼吸道衰竭的常见原因(肺炎、心脏病和/或COPD)。模型使用来自电子健康记录(EHR)的胸透镜和临床数据进行培训,适用于内部和外部组。结果:1 618名患者的内部组群包括508人(31%)患有肺炎,363人(22 %)患有心脏衰竭,137人(88%)。将胸部射电图与基于每种模式的EHR数据比完善。模型的性能与随机选择的医生分析器。肺炎,接收器操作特征曲线下的综合模型(AUROC)的值为0.79(0.77-079 ) 0.77) 援助是0.74(0.D),O.O.O.O.OLO 样的外部行为失败。

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