Please use this identifier to cite or link to this item:
https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/9190| Type: | Monografia |
| Title: | Aplicação técnica de aprendizado de máquina na predição de mortalidade hospitalar em pacientes acometidos por AVC hemorrágico - um estudo de caso MIMIC-IV |
| Author: | Coser, Everson |
| First advisor: | Duarte, Denio |
| Resume: | Este estudo tem como objetivo desenvolver modelos preditivos baseados em aprendizado de máquina para a predição de óbitos de pacientes em ambiente hospitalar, acometidos por Acidente Vascular Cerebral (AVC) hemorrágico, em razão da elevada taxa de mortalidade associada à doença, o que permite realizar o tratamento do enfermo a fim de evitar a fatalidade. Para tanto, houve a utilização de resultados de exames coletadas nas primeiras 24 horas, após admissão na unidade de saúde. O banco de dados MIMIC-IV foi utilizado para este trabalho. Nele, 2.976 pacientes maiores de 18 foram selecionados, tendo sido acometidos por AVC hemorrágico. Deste total, 1.367 faleceram, sendo que 513 deles morreram no ambiente hospitalar. Testes empíricos foram realizados com algoritmos de aprendizado de máquina supervisionado, no qual XGBoost e LightGBM foram selecionados para aprofundamento em razão de apresentarem uma performance superior aos demais com base na área sob a curva (AUC). Da mesma forma, as curvas de calibração dos modelos resultantes foram analisadas além da importância de cada atributo nas decisões dos modelos por meio da técnica SHAP, a qual demonstrou que o indicador final da Escala de Coma de Glasgow é o mais impactante na predição do óbito hospitalar. Tanto o XGBoost quanto o LightGBM apresentaram uma grande capacidade de discriminação das classes, AUC = 0.915 e AUC = 0.911, respectivamente. A análise das curvas de calibração mostrou que os modelos não tendem a superestimar ou subestimar os riscos significativamente, o que, consequentemente, garante sua utilidade para a tomada de decisões no ambiente hospitalar. Igualmente, as curvas de decisão clínicas evidenciaram que ambos os modelos apresentam um benefício clínico associado, principalmente nos baixos e médios limiares probabilísticos. Por sua vez, as curvas Precision-Recall demonstraram a relação entre a precisão e a revocação para o conjunto de testes que se encontra desbalanceado. Tanto o XGBoost quanto o LightGBM apresentaram resultados significativos para a identificação precoce de óbitos em pacientes com acidente vascular cerebral hemorrágico, isso contribui na tomada de decisão clínica ao empregar dados de exames laboratoriais coletados dos pacientes, o que garante a estratificação de risco e a potencialidade de reduzir complicações futuras. |
| Abstract: | This study aims to develop machine learning-based predictive models for predicting deaths in hospitalized patients suffering from hemorrhagic stroke, given the high mortality rate associated with the disease, thus enabling treat- ment to prevent fatalities. To this end, results from tests collected within the first 24 hours after admission to the healthcare unit were used. The MIMIC-IV database was used for this work. In this database, 2,976 patients over 18 years of age who had suffered hemorrhagic stroke were selected. Of this total, 1,367 died, with 513 of them dying in the hospital setting. Empirical tests were performed with supervised machine learning algorithms, in which XGBoost and LightGBM were selected for further investigation due to their superior performance based on the area under the curve (AUC). Similarly, the calibration curves of the resulting models were analyzed, in addition to the importance of each attribute in the models’ decisions, using the SHAP technique, which demonstrated that the final indicator of the Glasgow Coma Scale is the most impactful in predicting hospital mortality. Both XGBoost and LightGBM showed a high capacity for class discrimination, AUC = 0.915 and AUC = 0.911, respectively. The analysis of the calibration curves showed that the models do not tend to overestimate or underestimate risks significantly, which consequently guarantees their usefulness for decision-making in the hospital environment. Likewise, the clinical decision curves showed that both models present an associated cli- nical benefit, mainly in the low and medium probabilistic thresholds. In turn, the Precision-Recall curves demonstrated the relationship between precision and recall for the unbalanced set of tests. Both XGBoost and LightGBM have shown significant results for the early identification of deaths in patients with hemorrhagic stroke. This contributes to clinical decision-making by using laboratory data collected from patients, ensuring risk stratification and the potential to reduce future complications. |
| Keywords: | Aprendizado de máquina Acidente Vascular Cerebral Inteligência articial Predição Serviços de saúde |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal da Fronteira Sul |
| Acronym of the institution: | UFFS |
| College, Institute or Department: | Campus Chapecó |
| Type of Access: | Acesso Aberto |
| URI: | https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/9190 |
| Issue Date: | 2025 |
| Appears in Collections: | Ciência da Computação |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.