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A Importância da Modelagem Preditiva nos Resultados da Saúde

Avaliar modelos preditivos é essencial pra melhorar o atendimento e o sucesso no tratamento dos pacientes.

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Índice

Na área da saúde, saber quão bem um tratamento vai funcionar é super importante. Essa previsão é influenciada principalmente por duas coisas: quão bem os pacientes seguem seus planos de tratamento e quão eficazes são as estratégias usadas pelos profissionais de saúde. É um desafio constante para os trabalhadores da saúde encontrar as melhores formas de lidar com pacientes gravemente doentes. Se a pressão arterial não for controlada corretamente, pode levar a sérios problemas de saúde, incluindo taxas mais altas de doenças e morte. É por isso que usar métodos que podem prever resultados de saúde é vital. Esses métodos ajudam a identificar fatores-chave que contribuem para condições como hipertensão e oferecem soluções rápidas, especialmente em grupos que frequentemente passam despercebidos.

Dados e Tecnologia na Saúde

Com o aumento da tecnologia e da coleta de dados, agora tem uma porção de informações disponíveis sobre a saúde dos pacientes. O surgimento de sistemas automatizados e da Internet das Coisas (IoT) facilitou a coleta de grandes quantidades de dados. Os sistemas de saúde estão gerando grandes conjuntos de dados por causa dos dispositivos conectados. Exemplos desses dispositivos incluem ferramentas de monitoramento remoto de pacientes e assistentes virtuais de saúde usados para rastrear pressão arterial, ritmo cardíaco e outros sinais vitais. Outros dispositivos, como lentes de contato inteligentes, monitores de glicose e rastreadores de fitness, também fornecem dados valiosos. Pesquisadores estão usando esses conjuntos de dados para encontrar padrões que podem ajudar a diagnosticar doenças e melhorar resultados de tratamento.

Avaliando Modelos Preditivos

Ao avaliar previsões na saúde, três aspectos principais precisam de atenção: ter uma abordagem sistemática, conduzir uma avaliação e determinar a importância das descobertas. Diferentes métodos de previsão podem usar diferentes medidas de avaliação. Por exemplo, em aprendizado de máquina, a forma como medimos o quão bem um modelo funciona pode mudar dependendo se o foco é classificar os pacientes em categorias ou prever resultados numéricos. Descobrir o método certo para o propósito certo é crucial, pois ajuda a identificar o Desempenho para otimizar soluções de saúde.

Nesta discussão, vamos destacar a importância das pontuações de Precisão em modelos de previsão e as diferenças entre a precisão padrão da previsão e a precisão balanceada. Escolher o modelo certo para previsões na saúde pode afetar bastante os resultados, especialmente quando o cuidado do paciente está em jogo.

Um Olhar Mais Atento às Medidas de Precisão

A precisão nas previsões mostra quão bem um modelo pode fazer previsões corretas sobre dados que ele ainda não viu. É expressa como a proporção de previsões corretas em relação ao total de previsões feitas. Isso é calculado olhando para verdadeiros positivos (previsões corretas da condição), verdadeiros negativos (previsões corretas de não ter a condição), falsos positivos (previsões incorretas de ter a condição) e falsos negativos (previsões incorretas de não ter a condição).

Uma ferramenta mais refinada, a curva de Característica de Operação do Receptor (geralmente chamada de curva ROC), destaca quão bem o modelo pode distinguir entre classes. Uma pontuação alta indica que o modelo faz um bom trabalho ao prever resultados.

Uma matriz de confusão apresenta um resumo dos resultados das previsões, combinando tanto os resultados previstos quanto os reais em um formato de tabela. Esta ferramenta ajuda a avaliar o desempenho do modelo em termos de precisão, recall e outras métricas importantes. Ela permite que os provedores de saúde entendam a probabilidade de identificar casos reais de uma condição em comparação com classificar erroneamente indivíduos saudáveis como tendo a doença.

Métricas de Desempenho em Classificação

Em problemas de classificação onde os dados de saúde podem não estar equilibrados (por exemplo, se há significativamente mais indivíduos saudáveis do que doentes), uma avaliação precisa de desempenho se torna ainda mais vital. Nesses casos, usar a precisão balanceada, que leva em conta tanto a sensibilidade (taxas de verdadeiros positivos) quanto a especificidade (taxas de verdadeiros negativos), é uma abordagem mais justa para avaliar o desempenho do modelo.

Entendendo os Desafios em Modelos Preditivos

O desafio de confiar apenas nas pontuações de precisão padrão é que elas podem criar uma visão enganosa de quão bem um modelo realmente performa, principalmente em ambientes de saúde onde as apostas são altas. Encontrar o modelo correto para previsões de saúde não é só sobre procurar aquele com a maior precisão. Isso exige uma análise cuidadosa que considere o contexto no qual será aplicado.

Abordagem de Avaliação Proposta

Para enfrentar os desafios associados à precisão das previsões, uma nova abordagem de avaliação conhecida como PMEA (Proposed Model Evaluation Approach) pode ser introduzida. Este método visa dar uma imagem mais clara de como um modelo se comporta ao focar tanto nas taxas de verdadeiros positivos quanto nas taxas de verdadeiros negativos. Isso garante que os resultados de saúde sejam priorizados, permitindo uma melhor tomada de decisão com base nas previsões.

O Papel dos Modelos Preditivos em Aplicações do Mundo Real

Usar modelos preditivos na saúde pode impactar significativamente como as condições são diagnosticadas e tratadas. Previsões precisas podem contribuir para melhores planos de tratamento, potencialmente levando a melhores resultados de saúde para os pacientes. Embora esta revisão destaque a importância de usar a precisão balanceada, é crucial reconhecer que este campo ainda está em crescimento. Novos métodos, desafios e oportunidades continuarão a surgir à medida que a tecnologia evolui.

Foco nos Sistemas de Saúde

Os sistemas de saúde desempenham um papel único na sociedade, e ao avaliar modelos preditivos, o objetivo final é garantir a segurança e o bem-estar dos pacientes. Entender as necessidades específicas dos conjuntos de dados de saúde é essencial para avaliar modelos preditivos com precisão. Não se trata apenas de identificar o melhor modelo com base em uma métrica única, mas sim de entender o contexto mais amplo no qual essas previsões serão feitas.

Conclusão

A aplicação de modelagem preditiva na saúde pode transformar a forma como as doenças são diagnosticadas e tratadas. Ao focar nos métodos de avaliação certos e entender os desafios únicos apresentados pelos conjuntos de dados de saúde, os interessados podem tomar decisões informadas que, em última análise, melhoram o cuidado ao paciente. Cada aplicação na saúde pode exigir sua própria abordagem personalizada para modelagem preditiva, garantindo que os pacientes recebam os melhores resultados possíveis de seus tratamentos.

Fonte original

Título: A systematic review of prediction accuracy as an evaluation measure for determining machine learning model performance in healthcare systems.

Resumo: BackgroundFocus on predictive algorithm and its performance evaluation is extensively covered in most research studies. Best predictive models offer Optimum prediction solutions in the form of prediction accuracy scores, precision, recall etc. Prediction accuracy score from performance evaluation have been used as a determining factor for appropriate model recommendations use. It is one of the most widely used metric for identifying optimal prediction solutions irrespective of context or nature of dataset, size and output class distributions between the minority and majority variables. The key research question however is the impact of using prediction accuracy as compared to balanced accuracy in the determination of model performance in healthcare and other real-world application systems. Answering this question requires an appraisal of current state of knowledge in both prediction accuracy and balanced accuracy use in real-world applications including a search for related works that highlight appropriate machine learning methodologies and techniques. Materials and methodsA systematic review of related research works through an adopted search strategy protocol for relevant literature with a focus on the following characteristics; current state of knowledge with respect to ML techniques, applications and evaluations, research works with prediction accuracy score as an evaluation metric, research works in real-world context with appropriate methodologies. Excluded from this review search is defining specific search timelines and the motivation for not specifying search period was to include as many important works as possible irrespective of its date of publication. Of particular interest was related works on healthcare systems and other real-world applications (spam detections, fraud predictions, risk predictions etc). ResultsObservations from the related literature used indicate extensive use of machine learning techniques in real-world applications. Predominantly used machine learning techniques were Random forest, Support vector machine, Logistic regression, K-Nearest Neighbor, Decision trees, Gradient boosting classifier and some few ensemble techniques. The use of evaluation performance metrics such as precision, recall, f1-score, prediction accuracy and in some few instances; predicted positive and predicted negative values as justification for best model recommendation is also noticed. Of interest is the use of prediction accuracy as a predominant metric for assessing model performance among all the related literature works indentified. ConclusionsIn the light of challenges identified with the use of prediction accuracy as a performance measure for best model predictions, we propose a novel evaluation approach for predictive modeling use within healthcare systems context called PMEA (Proposed Model Evaluation Approach) which can be generalized in similar contexts. PMEA, addresses challenges for the use of prediction accuracy with balanced accuracy score derived from two most important evaluation metrics (True positive rates and True negative rates: TPR, TNR) to estimate more accurately best model performance in context. Identifying an appropriate evaluation metric for performance assessment will ensure a true determination of best performing prediction model for recommendation.

Autores: Michael Owusu-Adjei, J. Ben Hayfron-Acquah, T. Frimpong, G. Abdul-Salaam

Última atualização: 2023-06-04 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.06.01.23290837

Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.06.01.23290837.full.pdf

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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