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Machine learning to predict antimicrobial resistance: future applications in clinical practice? - 17/04/24

Doi : 10.1016/j.idnow.2024.104864 
Yousra Kherabi a, b, , Michaël Thy c, d, Donia Bouzid b, e, David B. Antcliffe f, g, Timothy Miles Rawson h, i, Nathan Peiffer-Smadja a, b, h
a Infectious and Tropical Disease Department, Bichat-Claude Bernard Hospital, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Université Paris Cité, Paris, France 
b Université Paris Cité and Université Sorbonne Paris Nord, Inserm, IAME, Paris, France 
c Medical and Infectious Diseases ICU (MI2) - Bichat-Claude Bernard Hospital, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Université Paris Cité, Paris, France 
d EA 7323 - Pharmacology and Therapeutic Evaluation in Children and Pregnant Women, Université Paris Cité, Paris, France 
e Emergency Department, Bichat Claude Bernard Hospital, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Paris, France 
f Division of Anaesthetics, Pain Medicine and Intensive Care, Department of Surgery and Cancer, Imperial College London, London, UK 
g Department of Intensive Care Unit, Charing Cross Hospital, Imperial College Healthcare NHS Trust, London, UK 
h National Institute for Health Research Health Protection Research Unit in Healthcare Associated Infections and Antimicrobial Resistance, Imperial College London, London, UK 
i Centre for Antimicrobial Optimisation Imperial College London, London, UK 

Corresponding author.

Highlights

Machine Learning (ML) can potentially assist in prediction of antimicrobial resistance, particularly in the context of severe infections requiring empirical therapy.
Clinical decisions targeted by current ML tools include prediction of resistant organisms in infected patients, guidance of antimicrobial therapy, and prediction of colonization with multidrug-resistant bacteria.
There is an urgent need for design, implementation and evaluation of user-friendly ML decision support systems in infectious disease departments and intensive care units.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Introduction

Machine learning (ML) is increasingly being used to predict antimicrobial resistance (AMR). This review aims to provide physicians with an overview of the literature on ML as a means of AMR prediction.

Methods

References for this review were identified through searches of MEDLINE/PubMed, EMBASE, Google Scholar, ACM Digital Library, and IEEE Xplore Digital Library up to December 2023.

Results

Thirty-six studies were included in this review. Thirty-two studies (32/36, 89 %) were based on hospital data and four (4/36, 11 %) on outpatient data. The vast majority of them were conducted in high-resource settings (33/36, 92 %). Twenty-four (24/36, 67 %) studies developed systems to predict drug resistance in infected patients, eight (8/36, 22 %) tested the performances of ML-assisted antibiotic prescription, two (2/36, 6 %) assessed ML performances in predicting colonization with carbapenem-resistant bacteria and, finally, two assessed national and international AMR trends. The most common inputs were demographic characteristics (25/36, 70 %), previous antibiotic susceptibility testing (19/36, 53 %) and prior antibiotic exposure (15/36, 42 %). Thirty-three (92 %) studies targeted prediction of Gram-negative bacteria (GNB) resistance as an output (92 %). The studies included showed moderate to high performances, with AUROC ranging from 0.56 to 0.93.

Conclusion

ML can potentially provide valuable assistance in AMR prediction. Although the literature on this topic is growing, future studies are needed to design, implement, and evaluate the use and impact of ML decision support systems.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Antimicrobial resistance, AMR, Antimicrobial stewardship, Artificial intelligence, Machine learning


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Vol 54 - N° 3

Article 104864- avril 2024 Retour au numéro
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  • Central venous catheter-related bloodstream infections: Epidemiology and risk factors for hematogenous complications
  • Elisabeth Carolle Ngo Bell, Virginie Chapon, Emilie Bessede, Etienne Meriglier, Nahema Issa, Charlotte Domblides, Fabrice Bonnet, Marie-Anne Vandenhende

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