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L'Ascesa dei Modelli Predittivi nella Sanità

Esaminando la crescita e le sfide dei modelli predittivi nella cura dei pazienti.

Lara Lusa, F. Kappenberg, G. S. Collins, M. Schmid, W. Sauerbrei, J. Rahnenfuehrer

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Indice

I modelli di previsione giocano un ruolo chiave nella sanità, aiutando i dottori a prevedere i risultati dei pazienti basandosi su vari fattori. Questi modelli possono aiutare nella diagnosi delle malattie, nel prevedere la probabile evoluzione delle patologie e nella scelta delle migliori opzioni di trattamento per i pazienti.

Cosa Sono i Modelli Clinici di Previsione?

I modelli clinici di previsione utilizzano dati specifici sui pazienti per stimare il loro rischio di vari risultati sanitari. Questi dati possono includere dettagli demografici come età e sesso, insieme alla storia medica e ai risultati dei test.

C'è un interesse crescente in questo tipo di modelli all'interno della comunità medica. Negli ultimi anni, c'è stata una notevole crescita nel numero di studi focalizzati sullo sviluppo di questi modelli di previsione. Ad esempio, una ricerca tra le banche dati mediche mostra più del doppio del numero di studi pubblicati su questo argomento rispetto a vent'anni fa.

Sfide nell'Utilizzo dei Modelli di Previsione

Nonostante i molti studi e l'interesse crescente, molto pochi di questi modelli di previsione vengono effettivamente utilizzati nei contesti clinici reali. Diversi fattori contribuiscono a questo problema. Una preoccupazione principale è che molti modelli di previsione non sono sviluppati seguendo linee guida stabilite. La ricerca ha mostrato che molti modelli non rispettano le migliori pratiche per il loro sviluppo.

Un'altra sfida è la crescente dipendenza da metodi complessi, come il machine learning, per creare questi modelli. Anche se il machine learning può analizzare grandi set di dati rapidamente, questi metodi sono spesso difficili da capire e possono portare a imprecisioni se non validati correttamente. La mancanza di trasparenza nei risultati può rendere difficile per i professionisti della salute fidarsi e applicare questi modelli.

Inoltre, la qualità dei dati può variare ampiamente. Molti set di dati non hanno i dettagli o l'accuratezza necessari per fornire informazioni significative. Alcuni problemi comuni includono dati mancanti, diverse pratiche sanitarie tra le regioni e squilibri nella demografia dei pazienti.

La Necessità di Nuove Linee Guida

Man mano che i modelli di previsione diventano più complessi con l'uso di tecniche avanzate come il machine learning, le raccomandazioni tradizionali per lo sviluppo e la segnalazione di questi modelli sono spesso insufficienti. Ci sono stati sforzi per creare nuove linee guida specificamente adattate per i modelli che utilizzano machine learning o intelligenza artificiale.

Queste linee guida mirano a migliorare il design, la segnalazione e la valutazione critica dei modelli di previsione. Alcune iniziative note includono linee guida per lo sviluppo e la validazione dei modelli, come condurre studi che coinvolgono l'intelligenza artificiale e valutare il rischio di bias nei modelli di machine learning.

Analizzare il Panorama Attuale dei Modelli di Previsione

Per capire come si sta evolvendo il campo della modellazione predittiva, possiamo esaminare varie revisioni sistematiche che riassumono studi esistenti e i loro risultati. Queste revisioni aiutano a evidenziare le tendenze nello sviluppo, nelle prestazioni e nella qualità dei modelli di previsione.

Negli ultimi anni, il numero di revisioni sistematiche sui modelli prognostici è aumentato. Anche se la maggior parte di queste revisioni si concentra su malattie specifiche o gruppi di pazienti, alcune coprono un intervallo più ampio di studi.

Analizzando queste revisioni, diventa chiaro che, anche se ci sono più studi in corso, molti seguono ancora pratiche obsolete. Anche se sono stati notati alcuni miglioramenti nei metodi di segnalazione e nell'adesione alle linee guida, rimangono significativi gap.

Selezione delle Revisioni nei Modelli Prognostici

Una ricerca completa per revisioni sistematiche ha rivelato una varietà di studi che hanno esaminato molti modelli di previsione in diversi campi medici. Un totale di otto revisioni degne di nota sono state considerate per un'analisi più approfondita.

Queste revisioni coprono aree diverse come COVID-19, insufficienza cardiaca, diabete e altre condizioni. Varia il loro focus, con alcune che includono tutti gli studi disponibili, mentre altre mirano specificamente a modelli che utilizzano tecniche moderne.

L'obiettivo era capire meglio le caratteristiche di queste revisioni, incluso quante studi hanno esaminato, i tipi di modelli valutati e la gamma di risultati misurati.

Risultati Importanti dalle Revisioni Sistematiche

Numero di Studi e Modelli

Tra le revisioni, c'è una chiara tendenza verso un numero crescente di studi pubblicati focalizzati sulla modellazione predittiva. Negli anni più recenti si è visto un notevole aumento del volume di ricerca in questo settore.

La maggior parte delle revisioni ha esaminato molti modelli, con diversi studi che riportano risultati da centinaia di diversi modelli di previsione. Molti di questi modelli sono emersi in pochi anni recenti, evidenziando l'interesse crescente nell'utilizzare le previsioni nella pratica clinica.

Dati dei Partecipanti negli Studi

Il numero di partecipanti coinvolti in questi studi ha visto una crescita nel tempo. Le revisioni più recenti hanno riportato un numero maggiore di pazienti coinvolti negli studi rispetto agli anni precedenti.

Tuttavia, mentre il numero medio di partecipanti è aumentato, la tendenza reale mostra che pochi grandi studi influenzano significativamente questi numeri. Questo suggerisce che anche se ci sono più studi, molti coinvolgono ancora un numero relativamente ridotto di partecipanti.

Eventi di Risultato Riportati

Gli eventi di risultato si riferiscono ai risultati sanitari specifici che i modelli di previsione mirano a prevedere. Molte revisioni hanno indicato che, anche se il numero di eventi di risultato riportati sta aumentando, le incongruenze tra gli studi rimangono.

Questa variabilità nella segnalazione può portare a sfide quando si confrontano l'efficacia dei diversi modelli.

Predittori Utilizzati

I predittori sono i vari fattori considerati da questi modelli per fare previsioni. Le revisioni hanno rivelato una variazione nel numero di predittori utilizzati nei modelli. Il numero medio di predittori candidati è rimasto stabile nel tempo, mentre il numero di predittori finali-quelli effettivamente usati nel modello-ha fluttuato.

In molti casi, meno predittori finali portano a modelli più semplici, che potrebbero essere più facili da applicare praticamente per i professionisti della salute.

Trattamento dei Dati Mancanti

Diverse revisioni hanno evidenziato che molti modelli non hanno riportato come sono stati gestiti i dati mancanti. Questa mancanza di trasparenza solleva preoccupazioni sulla affidabilità dei modelli di previsione presentati.

I metodi più comuni utilizzati sono stati metodi semplici come l'analisi dei casi completi, ma la dipendenza da questi metodi non è diminuita significativamente nel tempo, indicando spazio per miglioramenti.

Misure di Prestazione del Modello

Le Prestazioni del Modello sono cruciali per stabilire l'efficacia dei modelli di previsione. Le misure di prestazione chiave includono discriminazione (quanto bene il modello distingue tra diversi risultati), calibrazione (quanto bene i risultati previsti si allineano con i risultati reali) e accuratezza della classificazione.

Sebbene ci sia stata una maggiore segnalazione delle misure di discriminazione, non si può dire lo stesso per le misure di calibrazione e classificazione. Questa inconsistenza rende difficile giudicare l'efficacia complessiva dei vari modelli.

Validazione Interna ed Esterna

La validazione è un passaggio critico per garantire che i modelli di previsione funzionino bene in contesti diversi. La validazione interna implica testare il modello su un set di dati diverso da quello utilizzato per crearne uno, mentre la Validazione esterna testa il modello su dati completamente nuovi.

I risultati delle revisioni hanno indicato che la percentuale di modelli sottoposti a validazione interna è aumentata nel tempo. Tuttavia, la validazione esterna rimane meno comune, con solo una piccola proporzione di modelli riportati come validati esternamente. Questo sottolinea la necessità di migliori pratiche nella validazione dei modelli di previsione.

Tipi di Modelli Utilizzati

Le revisioni hanno esplorato i tipi di approcci di modellazione utilizzati negli studi di previsione. Una significativa porzione ha utilizzato metodi statistici tradizionali, mentre altri hanno impiegato tecniche di machine learning.

Sebbene entrambi gli approcci siano presenti, non c'è stata una tendenza marcata verso modelli più basati sul machine learning nel tempo. Inoltre, anche se molti studi riportano di utilizzare entrambi i metodi, i risultati indicano che i metodi statistici rimangono popolari, soprattutto in campi di ricerca specifici.

Conclusione

Il panorama della modellazione predittiva nella sanità è in continua evoluzione. Anche se ci sono stati progressi significativi, persistono sfide nello sviluppo, nella segnalazione e nella validazione di questi modelli.

Il numero crescente di studi e l'interesse nella modellazione predittiva sono incoraggianti, ma le preoccupazioni sulla qualità dei dati, l'adesione alle linee guida e la complessità dei modelli rimangono.

Per migliorare l'utilità dei modelli di previsione nella pratica clinica, è fondamentale concentrarsi sulla standardizzazione delle metodologie, migliorare la trasparenza nella segnalazione e garantire una robusta validazione esterna. In questo modo, la sanità può sfruttare meglio i modelli di previsione per fornire cure ai pazienti accurate e tempestive.

Promuovendo una migliore comprensione delle tendenze e delle sfide nella modellazione predittiva, la comunità medica può lavorare per migliorare i risultati e ottimizzare le strategie di trattamento per i pazienti in diverse condizioni di salute.

Fonte originale

Titolo: Changes in prediction modelling in biomedicine- do systematic reviews indicate whether there is any trend towards larger data sets and machine learning methods?

Estratto: The number of prediction models proposed in the biomedical literature has been growing year on year. In the last few years there has been an increasing attention to the changes occurring in the prediction modeling landscape. It is suggested that machine learning techniques are becoming more popular to develop prediction models to exploit complex data structures, higher-dimensional predictor spaces, very large number of participants, heterogeneous subgroups, with the ability to capture higher-order interactions. We examine these changes in modelling practices by investigating a selection of systematic reviews on prediction models published in the biomedical literature. We selected systematic reviews published since 2020 which included at least 50 prediction models. Information was extracted guided by the CHARMS checklist. Time trends were explored using the models published since 2005. We identified 8 reviews, which included 1448 prediction models published in 887 papers. The average number of study participants and outcome events increased considerably between 2015 and 2019, but remained stable afterwards. The number of candidate and final predictors did not noticeably increase over the study period, with a few recent studies using very large numbers of predictors. Internal validation and reporting of discrimination measures became more common, but assessing calibration and carrying out external validation were less common. Information about missing values was not reported in about half of the papers, however the use of imputation methods increased. There was no sign of an increase in using of machine learning methods. Overall, most of the findings were heterogeneous across reviews. Our findings indicate that changes in the prediction modeling landscape in biomedicine are less dramatic than expected and that poor reporting is still common; adherence to well established best practice recommendations from the traditional biostatistics literature is still needed. For machine learning best practice recommendations are still missing, whereas such recommendations are available in the traditional biostatistics literature, but adherence is still inadequate.

Autori: Lara Lusa, F. Kappenberg, G. S. Collins, M. Schmid, W. Sauerbrei, J. Rahnenfuehrer

Ultimo aggiornamento: 2024-08-10 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.08.09.24311759

Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.08.09.24311759.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia medrxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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