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Prevedere l'aderenza dei pazienti al trattamento per le allergie

Lo studio usa il machine learning per migliorare l'aderenza nel trattamento della rinite allergica.

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Indice

La rinite allergica è una condizione comune causata da allergeni, come polline o acari della polvere, che porta a sintomi come starnuti, prurito e naso che cola. Molte persone cercano sollievo attraverso un trattamento chiamato immunoterapia allergenica (AIT), che aiuta il corpo a sviluppare tolleranza verso questi allergeni. Ci sono diversi tipi di AIT, ma un metodo popolare è l'immunoterapia sottocutanea (SCIT), dove i pazienti ricevono iniezioni di allergeni nel tempo.

Una delle sfide più grandi con la SCIT è far sì che i pazienti seguano il piano di trattamento. È fondamentale che i pazienti seguano il programma delle iniezioni per vedere i risultati desiderati. Questo articolo esplora come il machine learning può essere usato per prevedere quali pazienti potrebbero avere difficoltà a mantenere il trattamento, aiutando i fornitori di assistenza sanitaria a intervenire precocemente.

Obiettivo dello Studio

L'obiettivo principale di questo studio è trovare nuovi modi per prevedere se i pazienti con rinite allergica seguiranno la loro immunoterapia allergenica. Usando tecniche avanzate di machine learning, puntiamo a identificare i fattori di rischio per la non Aderenza. Questo potrebbe portare a una gestione migliore dell'immunoterapia a lungo termine e, in ultima analisi, migliorare i risultati per i pazienti.

Progettazione e Metodologia dello Studio

Abbiamo condotto uno studio con 205 pazienti diagnosticati con rinite allergica che hanno iniziato la terapia SCIT. Questi pazienti sono stati trattati in un ospedale specifico per un periodo di due anni. Per essere inclusi nello studio, i pazienti dovevano mostrare sensibilità agli acari della polvere tramite test cutanei o esami del sangue. Abbiamo considerato attentamente chi includere e chi escludere in base alla loro storia medica.

Ogni paziente ha seguito il trattamento SCIT seguendo un protocollo standard, ricevendo inizialmente dosi crescenti di allergeni prima di passare a una fase di mantenimento. Controlli regolari ci hanno permesso di monitorare i loro sintomi e l'uso dei farmaci. Abbiamo registrato i punteggi di sintomi e farmaci in diversi momenti del trattamento per valutare i progressi.

Per prevedere se i pazienti avrebbero aderito al loro trattamento, abbiamo sviluppato due modelli di machine learning: un modello di Attore-Critico Latente Sequenziale (SLAC) e un modello di Memoria a lungo e breve termine (LSTM). Questi modelli analizzano la storia del paziente e altri dati pertinenti per aiutarci a comprendere i modelli di aderenza.

Demografia dei Pazienti

Lo studio ha incluso un insieme diversificato di pazienti. La maggior parte di loro erano bambini e adolescenti, e la maggior parte erano maschi. Molti dei pazienti vivevano vicino alla clinica, rendendo fattibili le visite regolari. Abbiamo anche valutato il costo del trattamento in relazione al reddito familiare, poiché fattori finanziari possono influenzare l'aderenza.

Risultati dello Studio

Tassi di Aderenza

Alla fine del periodo di trattamento di tre anni, abbiamo scoperto che circa il 35,4% dei pazienti non aveva aderito alla SCIT come prescritto. Il tasso di abbandono era più alto durante il terzo anno, indicando che durate di trattamento più lunghe possono portare a un aumento della non aderenza. Molti pazienti hanno citato motivi come aspettative non soddisfatte per il miglioramento dei loro sintomi allergici o preoccupazioni per gli effetti collaterali come motivi per smettere.

Prestazioni del Modello Predittivo

Dopo aver analizzato i dati utilizzando sia i modelli SLAC che LSTM, abbiamo osservato che avevano punti di forza diversi. Il modello SLAC era particolarmente bravo a prevedere i punteggi dei sintomi, mentre il modello LSTM era più preciso nel prevedere se i pazienti avrebbero aderito al trattamento.

Abbiamo confrontato le prestazioni di entrambi i modelli usando vari parametri, tra cui accuratezza, precisione, richiamo e punteggio F1. I modelli sono stati testati su aderenza futura e punteggi di sintomi basati sui dati passati dei pazienti. In molti casi, il modello SLAC ha cominciato a sovraperformare l'LSTM man mano che più dati storici diventavano disponibili.

Importanza dei Fattori che Influenzano l'Aderenza

La nostra ricerca ha identificato diversi fattori che influenzano se i pazienti seguono il trattamento. La distanza dalla clinica era un fattore significativo: più lontano vivevano i pazienti, meno erano propensi a mantenere gli appuntamenti. Inoltre, i test allergologici precedenti hanno giocato un ruolo nell'aderenza, con determinati risultati dei test che influenzavano la conformità dei pazienti alla SCIT.

Discussione

Affrontare la Non-Aderenza

Capire i motivi dietro la decisione di un paziente di smettere il trattamento è cruciale. La pandemia di COVID-19 ha avuto un impatto notevole sull'aderenza dei pazienti, con molti che citavano timori legati al virus come fattore nel loro ritiro. Inoltre, oneri economici e difficoltà di accesso sono stati identificati come barriere significative.

Sfruttare il Machine Learning per Interventi

I modelli predittivi sviluppati in questo studio possono servire come strumenti per i fornitori di assistenza sanitaria. Riconoscendo i modelli che indicano un rischio di non aderenza, i professionisti possono contattare proattivamente i pazienti. Ad esempio, se si prevede che un paziente sia a rischio più elevato di abbandono, il team sanitario può offrire supporto aggiuntivo o promemoria sull'importanza di continuare il trattamento.

Direzioni per la Ricerca Futura

Questo studio evidenzia le potenzialità dell'uso di tecniche di machine learning per migliorare l'aderenza al trattamento nei pazienti con rinite allergica sottoposti a SCIT. La ricerca futura potrebbe espandersi ad altre forme di immunoterapia o incorporare set di dati più diversificati per affinare ulteriormente i modelli. Potrebbe anche essere vantaggioso esplorare interventi più mirati in base alle esigenze individuali del paziente, il che potrebbe portare a risultati migliori in generale.

Conclusione

In sintesi, questa ricerca sottolinea l'importanza dell'aderenza dei pazienti nell'immunoterapia sottocutanea per la rinite allergica. Abbiamo stabilito che i modelli di machine learning possono essere strumenti efficaci per prevedere l'aderenza, il che può aiutare i fornitori di assistenza sanitaria a sviluppare strategie migliori per gestire la cura dei pazienti. Man mano che continuiamo a perfezionare questi modelli e ad esplorarne le applicazioni, possiamo sperare in risultati di trattamento migliorati per i pazienti che combattono contro la rinite allergica.

Termini Chiave

  • Rinite Allergica: Una reazione allergica che causa starnuti, naso che cola e altri sintomi quando si è esposti a allergeni.
  • Immunoterapia Allergica (AIT): Trattamento che aiuta i pazienti a sviluppare tolleranza verso allergeni specifici per ridurre i sintomi.
  • Immunoterapia Sottocutanea (SCIT): Una forma di AIT in cui i pazienti ricevono iniezioni di estratti allergenici.
  • Aderenza: L'estensione in cui i pazienti seguono i piani di trattamento prescritti.
  • Machine Learning: Un ramo dell'intelligenza artificiale che consente ai computer di apprendere e fare previsioni basate sui dati.
Fonte originale

Titolo: Sequential Model for Predicting Patient Adherence in Subcutaneous Immunotherapy for Allergic Rhinitis

Estratto: Objective: Subcutaneous Immunotherapy (SCIT) is the long-lasting causal treatment of allergic rhinitis (AR). How to enhance the adherence of patients to maximize the benefit of allergen immunotherapy (AIT) plays a crucial role in the management of AIT. This study aims to leverage novel machine learning models to precisely predict the risk of non-adherence of AR patients and related local symptom scores in three years SCIT. Methods: The research develops and analyzes two models, sequential latent-variable model (SLVM) of Stochastic Latent Actor-Critic (SLAC) and Long Short-Term Memory (LSTM) evaluating them based on scoring and adherence prediction capabilities. Results: Excluding the biased samples at the first time step, the predictive adherence accuracy of the SLAC models is from 60\% to 72\%, and for LSTM models, it is 66\% to 84\%, varying according to the time steps. The range of Root Mean Square Error (RMSE) for SLAC models is between 0.93 and 2.22, while for LSTM models it is between 1.09 and 1.77. Notably, these RMSEs are significantly lower than the random prediction error of 4.55. Conclusion: We creatively apply sequential models in the long-term management of SCIT with promising accuracy in the prediction of SCIT nonadherence in AR patients. While LSTM outperforms SLAC in adherence prediction, SLAC excels in score prediction for patients undergoing SCIT for AR. The state-action-based SLAC adds flexibility, presenting a novel and effective approach for managing long-term AIT.

Autori: Yin Li, Yu Xiong, Wenxin Fan, Kai Wang, Qingqing Yu, Liping Si, Patrick van der Smagt, Jun Tang, Nutan Chen

Ultimo aggiornamento: 2024-07-19 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2401.11447

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.11447

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 arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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