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Assessment of machine learning classifiers for predicting intraoperative blood transfusion in non-cardiac surgery - 03/11/24

Doi : 10.1016/j.tracli.2024.10.006 
Insun Park a, Jae Hyon Park b, Jongjin Yoon c, Chang-Hoon Koo a, Ah-Young Oh a, d, Jin-Hee Kim a, d, Jung-Hee Ryu a, d,
a Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, Seongnam, Republic of Korea 
b Department of Radiology, Armed Forces Daejeon Hospital, Daejeon, Republic of Korea 
c Department of Radiology, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea 
d Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Seoul National University College of Medicines, Seoul, Republic of Korea 

Corresponding author at: Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, 82, Gumi 173, Bundang, Seongnam, Gyeonggi 13620, Republic of Korea.Department of Anesthesiology and Pain MedicineSeoul National University Bundang Hospital82, Gumi 173, BundangSeongnamGyeonggi13620Republic of Korea
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Sunday 03 November 2024

Highlights

Predictive models from preoperative data may help forecast intraoperative RBC transfusion.
Machine learning can help construct and train predictive models for this purpose.
Logistic regression classifier predicts intraoperative transfusion with AUROC of 0.836.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

This study aimed to develop a machine learning classifier for predicting intraoperative blood transfusion in non-cardiac surgeries.

Methods

Preoperative data from 6255 patients were extracted from the VitalDB database, an open-source registry. The primary outcome was the area under the receiver operating characteristic (AUROC) curve of ML classifiers in predicting intraoperative blood transfusion, defined as the receipt of at least one unit of packed red blood cells. Five different machine learning algorithms including logistic regression, random forest, adaptive boosting, gradient boosting, and the extremely gradient boosting classifiers were used to construct a binary classifier for intraoperative blood transfusion, and their predictive abilities were compared.

Results

337 (5%) patients received intraoperative blood transfusion. In the test-set, the logistic regression classifier demonstrated the highest AUROC (0.836, 95% CI, 0.795–0.876), followed by the gradient boosting classifier (0.810, 95% CI, 0.750–0.868), AdaBoost classifier (0.776, 95% CI, 0.722–0.829), random forest classifier (0.735, 95% CI, 0.698–0.771), and XGBoost classifier (0.721, 95% CI, 0.695–0.747). The logistic regression classifier showed a higher AUROC compared to that of a multivariable logistic regression model (0.836 vs. 0.623, P < 0.001). Among various parameters used to construct the logistic regression classifier, the top three most important features were operation time (0.999), preoperative serum hemoglobin level (0.785), and open surgery (0.530).

Conclusion

We successfully developed various ML classifiers using readily available preoperative data to predict intraoperative transfusion in patients undergoing non-cardiac surgeries. In particular, the logistic regression classifier demonstrated the best performance in predicting intraoperative transfusion.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Artificial intelligence, Blood, Blood transfusion, General surgery, Machine learning


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