Vorhersage von COVID-19-Ergebnissen bei Veteranen
Eine Studie hebt wichtige Faktoren hervor, die schwere COVID-19-Verläufe bei Veteranen beeinflussen.
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Inhaltsverzeichnis
Die COVID-19-Pandemie hat weltweit massive Auswirkungen gehabt, mit schätzungsweise 521 Millionen Infektionen und über 6 Millionen Todesfällen. Das Virus, bekannt als SARS-CoV-2, hat viele Veränderungen durchgemacht, was zu neuen Varianten geführt hat. Eine der auffälligsten Varianten ist Omicron, die Ende 2021 in Südafrika auftauchte und bis Januar 2022 zur Hauptursache für Infektionen in den USA wurde. Obwohl Omicron anscheinend weniger schwere Fälle im Vergleich zu früheren Varianten verursachte, hat die hohe Verbreitungsrate weiterhin die Gesundheitssysteme belastet. Die Pandemie hat auch aufgezeigt, wie das Virus teilweise Impfungen umgehen und Antikörper widerstehen kann.
Vorhersage der COVID-19-Ergebnisse
Während der Pandemie haben Forscher daran gearbeitet, herauszufinden, wie man klinische Ergebnisse für COVID-19-Infizierte vorhersagen kann. Viele bestehende Vorhersagetools haben jedoch die neue Omicron-Variante nicht berücksichtigt. Oft wurde auch wichtige Informationen wie der Impfstatus und frühere COVID-19-Infektionen übersehen. In einer aktuellen Studie haben Forscher fortgeschrittene maschinelle Lerntechniken genutzt, um die Wahrscheinlichkeit von Krankenhausaufenthalten, erhöhtem medizinischen Bedarf und Tod bei Veteranen in den USA vorherzusagen, die während einer Phase mit häufigem Omicron positiv auf COVID-19 getestet wurden. Die Forscher berücksichtigten Faktoren wie den Impfstatus und die Geschichte früherer Infektionen, die zuvor nicht betont wurden.
Studienteilnehmer
Die Studie konzentrierte sich auf 192.984 Veteranen, die zwischen Januar und August 2022 positiv auf COVID-19 getestet wurden. Die Forscher hatten Zugriff auf Daten der Veterans Health Administration (VHA), ohne die Patienten direkt zu kontaktieren. Sie sorgten dafür, dass die Daten sicher und für Forschungszwecke genehmigt waren. Nur Veteranen im Alter von 18 bis 100 Jahren und mit einem normalen Body-Mass-Index (BMI) wurden in die Analyse einbezogen.
Ergebnisse der Studie
Die Forscher wollten drei Hauptausgänge innerhalb von 30 Tagen nach einem positiven Test vorhersagen: Krankenhausaufenthalt, den Bedarf an erhöhter medizinischer Intervention und Tod. Wenn ein Veteran innerhalb dieses Zeitraums keinen dieser Ausgänge erlebte, wurde er als mild infiziert betrachtet. Die Datenanalyse ergab, dass 88,3 % der Veteranen milde Infektionen hatten, während 10,5 % einen Krankenhausaufenthalt benötigten, 2,5 % mehr intensivmedizinische Betreuung und 1,4 % starben.
Einige Faktoren waren mit schwereren Ergebnissen verbunden. Zum Beispiel waren höheres Alter und höherer BMI mit einem höheren Risiko für Krankenhausaufenthalte und Tod assoziiert. Zudem starb ein höherer Prozentsatz an weissen Veteranen im Vergleich zu anderen rassischen und ethnischen Gruppen.
Bewertung von Gesundheitsfaktoren
Die Forscher betrachteten verschiedene Gesundheitsfaktoren, einschliesslich bestehender medizinischer Bedingungen, Impfstatus und demografischer Informationen. Sie stellten fest, dass Veteranen mit schweren zugrunde liegenden Gesundheitsproblemen – wie Diabetes oder chronischer Lungenerkrankung – eine höhere Wahrscheinlichkeit hatten, schwere COVID-19-Ergebnisse zu erleben. Ungeimpfte hatten ein deutlich höheres Risiko zu sterben im Vergleich zu vollständig geimpften und kürzlich aufgefrischten Personen.
Die Studie berücksichtigte auch frühere COVID-19-Infektionen. Veteranen mit einer COVID-19-Vorgeschichte hatten ein geringeres Risiko zu sterben, aber sie waren wahrscheinlicher auf einen Krankenhausaufenthalt oder eine erhöhte Betreuung angewiesen. Dies zeigte eine komplexe Beziehung zwischen früheren Infektionen und der aktuellen Erkrankung.
Modelle des maschinellen Lernens
Die Forscher erstellten separate Modelle für jeden der drei Hauptausgänge. Sie berücksichtigten 159 verschiedene Faktoren in den Modellen, um zu bestimmen, welche die wahrscheinlichsten schweren Ergebnisse vorhersagten. Die Modelle wurden mit Daten aus dem ersten Teil des Beobachtungszeitraums trainiert und dann mit Daten aus dem zweiten Teil getestet.
Die Ergebnisse zeigten eine gute Genauigkeit bei der Vorhersage der Ergebnisse. Zum Beispiel schnitt das Modell zur Vorhersage von Todesfällen besonders gut ab, was darauf hindeutet, dass es effektiv identifizieren konnte, wer gefährdet war.
Wichtige Prädiktoren für schwere Ergebnisse
Die Studie identifizierte mehrere Schlüsselfaktoren, die die Wahrscheinlichkeit schwerer Outcomes beeinflussten. Fortgeschrittenes Alter war der bedeutendste Prädiktor für Krankenhausaufenthalte, erhöhte Pflege und Tod. Darüber hinaus war die Kombination bestimmter medizinischer Bedingungen prädiktiver als die Betrachtung einzelner Bedingungen.
Interessanterweise fand die Studie auch heraus, dass ein höherer BMI mit einem lower vorhergesagten Risiko für nachteilige Outcomes korrelierte. Diese Erkenntnis widersprach früheren Forschungen und deutete darauf hin, dass die Beziehung zwischen Gewicht und COVID-19-Schwere komplizierter sein könnte als zunächst angenommen.
Die Bedeutung der Impfung
Die Impfung spielte eine entscheidende Rolle in den Ergebnissen der Studie. Veteranen, die ihre Impfungen und Auffrischungen erhalten hatten, wiesen signifikant niedrigere Risiken für schwere Outcomes auf. Die Forschung deutete darauf hin, dass die Priorisierung der Impfung für die am stärksten gefährdeten Personen zu erheblichen Reduzierungen bei Krankenhausaufenthalten und Todesfällen führen könnte.
Die Forscher nutzten ihre Modelle, um die Auswirkungen verschiedener Impfstrategien vorherzusagen. Sie projizierten, dass die Impfung ungeimpfter Personen die Anzahl schwerwiegender Outcomes erheblich senken könnte. Zum Beispiel könnten bei einer Impfung aller ungeimpften Veteranen die Hospitalisierungen um fast 80 % sinken.
Implikationen der Studie
Die Ergebnisse dieser Studie sind wichtig für die Entscheidungsfindung im Gesundheitswesen, insbesondere bei der Vorbereitung auf künftige COVID-19-Wellen. Die Fähigkeit, vorherzusagen, welche Personen ein höheres Risiko haben, kann den Gesundheitssystemen helfen, Ressourcen effektiver zuzuweisen.
Obwohl sich diese Studie auf Veteranen in den USA konzentrierte, könnten die verwendeten Methoden auch auf andere Bevölkerungsgruppen und Gesundheitssysteme anwendbar sein. Das Verständnis dieser Faktoren kann die öffentlichen Gesundheitsreaktionen während Pandemien verbessern.
Einschränkungen der Studie
Trotz der gewonnenen Erkenntnisse gibt es Einschränkungen zu beachten. Da die Studie nur Veteranen einschloss, könnten die Ergebnisse nicht für die allgemeine Bevölkerung repräsentativ sein. Die untersuchten Veteranen waren überwiegend männlich und hatten unterschiedliche Gesundheitsprofile als die breitere Gemeinschaft. Zudem erfassten die analysierten Daten keine Krankenhausaufenthalte, die ausserhalb des VHA-Systems stattfanden, was die Ergebnisse zu Pflege und Mortalität beeinflussen könnte.
Darüber hinaus untersuchte die Studie speziell die Ergebnisse, die mit der Omicron-Variante verbunden waren, was bedeutet, dass die Erkenntnisse möglicherweise nicht auf andere COVID-19-Varianten anwendbar sind.
Fazit
Diese Forschung trägt zu unserem Verständnis der COVID-19-Risiken bei, insbesondere während des Omicron-Wellen. Indem sie wichtige Prädiktoren für schwere Outcomes und die Bedeutung der Impfung identifiziert, legt sie die Grundlage für eine Verbesserung der zukünftigen Gesundheitsreaktionen. Vorhersagemodelle basierend auf dieser Studie können helfen, Interventionen gezielt für die Personen zu richten, die am meisten davon profitieren könnten. Letztendlich wird fortlaufende Forschung entscheidend sein, um die anhaltenden Herausforderungen durch COVID-19 und seine Varianten zu bewältigen.
Titel: Predicting Clinical Outcomes of SARS-CoV-2 Infection During the Omicron Wave Using Machine Learning
Zusammenfassung: The Omicron SARS-CoV-2 variant continues to strain healthcare systems. Developing tools that facilitate the identification of patients at highest risk of adverse outcomes is a priority. The study objectives are to develop population-scale predictive models that: 1) identify predictors of adverse outcomes with Omicron surge SARS-CoV-2 infections, and 2) predict the impact of prioritized vaccination of high-risk groups for said outcome. We prepared a retrospective longitudinal observational study of a national cohort of 192,984 patients in the U.S. Veteran Health Administration who tested positive for SARS-CoV-2 from January 15 to August 15, 2022. We utilized sociodemographic characteristics, comorbidities, vaccination status, and prior COVID-19 infections, at time of testing positive for SARS-CoV-2 to predict hospitalization, escalation of care (high-flow oxygen, mechanical ventilation, vasopressor use, dialysis, or extracorporeal membrane oxygenation), and death within 30 days. Machine learning models demonstrated that advanced age, high comorbidity burden, lower body mass index, unvaccinated status, prior SARS-CoV-2 infection, and oral anticoagulant use were the important predictors of hospitalization and escalation of care. Similar factors predicted death. However, prior SARS-CoV-2 infection was associated with lower 30-day mortality, and anticoagulant use did not predict mortality risk. The all-cause death model showed the highest discrimination (Area Under the Curve (AUC) = 0.895, 95% Confidence Interval (CI): 0.885, 0.906) followed by hospitalization (AUC = 0.829, CI: 0.825, 0.834), then escalation of care (AUC=0.805, CI: 0.795, 0.814). Assuming a vaccine efficacy range of 70.8 to 78.7%, our simulations projected that targeted prevention in the highest risk group may have reduced 30-day hospitalization, care escalation, and death in more than 2 of 5 unvaccinated patients.
Autoren: jennifer lee, S. B. Cogill, S. Nallamshetty, N. Fullenkamp, K. Heberer, J. Lynch, K. M. Lee, M. Aslan, M.-C. Shih
Letzte Aktualisierung: 2023-08-09 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.08.06.23293725
Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.08.06.23293725.full.pdf
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