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Developing a short-term prediction model for asthma exacerbations from Swedish primary care patients’ data using machine learning - Based on the ARCTIC study - 18/08/21

Doi : 10.1016/j.rmed.2021.106483 
Karin Lisspers a, , Björn Ställberg a, Kjell Larsson b, Christer Janson c, Mario Müller d, Mateusz Łuczko e, Bine Kjøller Bjerregaard f, Gerald Bacher g, Björn Holzhauer g, Pankaj Goyal g, Gunnar Johansson a
a Department of Public Health and Caring Sciences, Family Medicine and Preventive Medicine, Uppsala University, Uppsala, Sweden 
b Integrative Toxicology, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden 
c Department of Medical Sciences: Respiratory, Allergy and Sleep Research, Uppsala University, Uppsala, Sweden 
d IQVIA, Frankfurt am Main, Germany 
e IQVIA, Warsaw, Poland 
f IQVIA, Copenhagen, Denmark 
g Novartis Pharma AG, Basel, Switzerland 

Corresponding author. BMC, Box 564, SE-751 22 Uppsala, Sweden.BMC, Box 564UppsalaSE-751 22Sweden

Abstract

Objective

The ability to predict impending asthma exacerbations may allow better utilization of healthcare resources, prevention of hospitalization and improve patient outcomes. We aimed to develop models using machine learning to predict risk of exacerbations.

Methods

Data from 29,396 asthma patients was collected from electronic medical records and national registers covering clinical and epidemiological factors (e.g. comorbidities, health care contacts), between 2000 and 2013. Machine-learning classifiers were used to create models to predict exacerbations within the next 15 days. Model selection was done using the mean cross validation score of area under precision-recall curve (AUPRC).

Results

The most important predictors of exacerbation were comorbidity burden and previous exacerbations. Model validation on test data yielded an AUPRC = 0.007 (95% CI: ± 0.0002), indicating that historic clinical information alone may not be sufficient to predict a near future risk of asthma exacerbation.

Conclusions

Supplementation with additional data on environmental triggers, (e.g. weather, pollen count, air quality) and from wearables, might be necessary to improve performance of the short-term predictive model to develop a more clinically useful tool.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

The results highlight the importance of comorbidities for the prognosis of asthma.
Models based on retrospective clinically available information may only help risk stratify patients.
Additional data on environmental triggers is necessary to improve performance of the predictive model to develop a more clinically useful tool.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Asthma, Machine learning, Exacerbation, Hospitalization


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Vol 185

Article 106483- août 2021 Retour au numéro
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