Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Development and External Validation of Prognostic Models for COVID-19 to Support Risk Stratification in Secondary Care

  • 1. University of Birmingham
  • 2. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
  • 3. University of Oxford
  • 4. University College London Hospitals NHS Foundation Trust
  • 5. University College London
  • 6. University Hospitals Birmingham NHS Foundation Trust
  • 7. Government of the United Kingdom
  • 8. Pioneer (United States)

Description

Background: Existing UK prognostic models for patients admitted to hospital with COVID-19 are limited by reliance on comorbidities, which are under-recorded in secondary care, and lack of imaging data among the candidate predictors. Our aims were to develop and externally validate novel prognostic models for adverse outcomes (death, intensive therapy unit (ITU) admission) in UK secondary care; and externally validate the existing 4C score. Methods: Patients with COVID-19 admitted to University Hospitals Birmingham (UHB) January-August 2020 were included. Candidate predictors included demographic variables, symptoms, physiological measures, imaging, laboratory tests. Final models used logistic regression with stepwise selection. External validation was performed in the CovidCollab dataset. Findings: 1040 patients with COVID-19 were included in the derivation cohort; 288 (28%) died and 183 (18%) were admitted to ITU within 28 days of admission. Area under the receiver operating curve (AUROC) for mortality was 0.791 (95%CI 0.761-0.822) in UHB and 0.767 (95%CI 0.754-0.780) in CovidCollab; AUROC for ITU admission was 0.906 (95%CI 0.883-0.929) in UHB and 0.811 (95%CI 0.795-0.828) in CovidCollab. Models showed good calibration. Addition of comorbidities to candidate predictors did not improve model performance. AUROC for the 4C score in the UHB dataset was 0.754 (95%CI 0.721-0.786). Interpretation: The novel prognostic models showed good discrimination and calibration in derivation and external validation datasets, and outperformed the existing 4C score. The models can be integrated into electronic medical records systems to calculate each individual patient's probability of death or ITU admission at the time of hospital admission. Implementation of the models and clinical utility should be evaluated. Funding: Medical Research Council UK Research and Innovation.Declaration of Interests: NJA, ES, KN, MP, AD, CS, TT and YT report a grant from UKRI MRC during the conduct of the study. ES reports grants from National Institute for Health Research (NIHR), Wellcome Trust, MRC, Health Data Research UK (HDR-UK), British Lung Foundation, and Alpha 1 Foundation outside the submitted work. KN reports grants from MRC and HDR-UK outside the submitted work. DP reports grants from NIHR, MRC, and Chernakovsky Foundation outside the submitted work. All other authors have nothing to declare.Ethics Approval Statement: Ethical approval was provided by the East Midlands – Derby REC (reference: 20/EM/0158) for the PIONEER Research Database.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

معلومات أساسية: النماذج التنبؤية الحالية في المملكة المتحدة للمرضى الذين تم إدخالهم إلى المستشفى مصابين بـ COVID -19 محدودة بسبب الاعتماد على الأمراض المصاحبة، والتي لا يتم تسجيلها بشكل كافٍ في الرعاية الثانوية، ونقص بيانات التصوير بين المتنبئين المرشحين. كانت أهدافنا هي تطوير نماذج تنبؤية جديدة والتحقق منها خارجيًا للنتائج السلبية (الوفاة، القبول في وحدة العلاج المكثف (ITU)) في الرعاية الثانوية في المملكة المتحدة ؛ والتحقق خارجيًا من درجة 4C الحالية. الطرق: تم تضمين المرضى المصابين بـ COVID -19 الذين تم إدخالهم إلى مستشفيات جامعة برمنغهام (UHB) من يناير إلى أغسطس 2020. وشملت التنبؤات المرشحة المتغيرات الديموغرافية والأعراض والتدابير الفسيولوجية والتصوير والاختبارات المعملية. استخدمت النماذج النهائية الانحدار اللوجستي مع الاختيار التدريجي. تم إجراء التحقق الخارجي في مجموعة بيانات CovidCollab. النتائج: تم تضمين 1040 مريضًا مصابًا بـ COVID -19 في مجموعة المشتقات ؛ توفي 288 (28 ٪) وتم قبول 183 (18 ٪) في الاتحاد الدولي للاتصالات في غضون 28 يومًا من القبول. كانت المساحة تحت منحنى تشغيل جهاز الاستقبال (AUROC) للوفيات 0.791 (95 ٪CI 0.761-0.822) في UHB و 0.767 (95 ٪CI 0.754-0.780) في CovidCollab ؛ كانت AUROC لقبول الاتحاد الدولي للاتصالات 0.906 (95 ٪CI 0.883-0.929) في UHB و 0.811 (95 ٪CI 0.795-0.828) في CovidCollab. أظهرت النماذج معايرة جيدة. لم تؤدي إضافة الأمراض المصاحبة إلى تنبؤات المرشحين إلى تحسين أداء النموذج. كانت AUROC لدرجة 4C في مجموعة بيانات UHB 0.754 (95 ٪CI 0.721-0.786). التفسير: أظهرت النماذج التنبؤية الجديدة تمييزًا ومعايرة جيدين في مجموعات بيانات الاشتقاق والتحقق الخارجي، وتفوقت على درجة 4C الحالية. يمكن دمج النماذج في أنظمة السجلات الطبية الإلكترونية لحساب احتمال وفاة كل مريض على حدة أو دخول الاتحاد الدولي للاتصالات في وقت دخول المستشفى. يجب تقييم تنفيذ النماذج والفائدة السريرية. التمويل: مجلس البحوث الطبية في المملكة المتحدة للبحوث والابتكار. إعلان الاهتمامات: NJA و ES و KN و MP و AD و CS و TT و YT تبلغ عن منحة من UKRI MRC أثناء إجراء الدراسة. تقدم ES منحًا من المعهد الوطني للبحوث الصحية (NIHR) و Wellcome Trust و MRC و Health Data Research UK (HDR - UK) و British Lung Foundation و Alpha 1 Foundation خارج العمل المقدم. أبلغت شركة الخرافي ناشيونال عن منح من MRC و HDR - UK خارج العمل المقدم. يقدم DP تقارير عن المنح المقدمة من NIHR و MRC و Chernakovsky Foundation خارج العمل المقدم. ليس لدى جميع المؤلفين الآخرين ما يعلنونه .بيان الموافقة على الأخلاقيات: تم تقديم الموافقة الأخلاقية من قبل إيست ميدلاندز – ديربي ريك (المرجع: 20/EM/0158) لقاعدة بيانات الأبحاث الرائدة.

Translated Description (French)

Contexte : Les modèles pronostiques britanniques existants pour les patients admis à l'hôpital avec la COVID-19 sont limités par le recours aux comorbidités, qui sont sous-enregistrées dans les soins secondaires, et par le manque de données d'imagerie parmi les prédicteurs candidats. Nos objectifs étaient de développer et de valider en externe de nouveaux modèles pronostiques pour les résultats indésirables (décès, admission à l'unité de thérapie intensive (UIT)) dans les soins secondaires au Royaume-Uni ; et de valider en externe le score 4C existant. Méthodes : Les patients atteints de COVID-19 admis aux hôpitaux universitaires de Birmingham (UHB) de janvier à août 2020 ont été inclus. Les prédicteurs candidats comprenaient les variables démographiques, les symptômes, les mesures physiologiques, l'imagerie, les tests de laboratoire. Les modèles finaux ont utilisé la régression logistique avec une sélection par étapes. La validation externe a été effectuée dans l'ensemble de données CovidCollab. Résultats : 1 040 patients atteints de COVID-19 ont été inclus dans la cohorte de dérivation ; 288 (28 %) sont décédés et 183 (18 %) ont été admis à l'UIT dans les 28 jours suivant leur admission. L'aire sous la courbe de fonctionnement du récepteur (AUROC) pour la mortalité était de 0,791 (IC à 95 % 0,761-0,822) dans l'UHB et de 0,767 (IC à 95 % 0,754-0,780) dans le CovidCollab ; l'AUROC pour l'admission à l'UIT était de 0,906 (IC à 95 % 0,883-0,929) dans l'UHB et de 0,811 (IC à 95 % 0,795-0,828) dans le CovidCollab. Les modèles ont montré un bon étalonnage. L'ajout de comorbidités aux prédicteurs candidats n'a pas amélioré la performance du modèle. L'AUROC pour le score 4C dans l'ensemble de données UHB était de 0,754 (IC à 95 % 0,721-0,786). Interprétation : Les nouveaux modèles pronostiques ont montré une bonne discrimination et un bon étalonnage dans les ensembles de données de dérivation et de validation externe, et ont surpassé le score 4C existant. Les modèles peuvent être intégrés dans des systèmes de dossiers médicaux électroniques pour calculer la probabilité de décès ou d'admission à l'UIT de chaque patient au moment de l'admission à l'hôpital. La mise en œuvre des modèles et l'utilité clinique doivent être évaluées. Financement : Medical Research Council UK Research and Innovation. Déclaration d'intérêts : NJA, ES, KN, MP, AD, CS, TT et YT rapportent une subvention de UKRI MRC pendant la conduite de l'étude. ES rapporte des subventions du National Institute for Health Research (NIHR), Wellcome Trust, MRC, Health Data Research UK (HDR-UK), British Lung Foundation et Alpha 1 Foundation en dehors du travail soumis. KN rapporte les subventions du MRC et du HDR-UK en dehors des travaux soumis. DP rapporte les subventions du NIHR, du MRC et de la Fondation Chernakovsky en dehors des travaux soumis. Tous les autres auteurs n'ont rien à déclarer.Ethics Approval Statement : Ethical approval was provided by the East Midlands – Derby REC (reference : 20/EM/0158) for the PIONEER Research Database.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes: Los modelos de pronóstico existentes en el Reino Unido para pacientes ingresados en el hospital con COVID-19 están limitados por la dependencia de las comorbilidades, que no se registran en la atención secundaria, y la falta de datos de imágenes entre los predictores candidatos. Nuestros objetivos fueron desarrollar y validar externamente nuevos modelos de pronóstico para resultados adversos (muerte, ingreso en la unidad de terapia intensiva (UTI)) en la atención secundaria del Reino Unido; y validar externamente la puntuación 4C existente. Métodos: Se incluyeron pacientes con COVID-19 ingresados en los Hospitales Universitarios de Birmingham (UHB) de enero a agosto de 2020. Los predictores candidatos incluyeron variables demográficas, síntomas, medidas fisiológicas, imágenes, pruebas de laboratorio. Los modelos finales utilizaron regresión logística con selección escalonada. La validación externa se realizó en el conjunto de datos de CovidCollab. Hallazgos: se incluyeron 1040 pacientes con COVID-19 en la cohorte de derivación; 288 (28%) murieron y 183 (18%) fueron admitidos en la UIT dentro de los 28 días posteriores al ingreso. El área bajo la curva operativa del receptor (AUROC) para la mortalidad fue de 0,791 (IC del 95%: 0,761-0,822) en UHB y de 0,767 (IC del 95%: 0,754-0,780) en CovidCollab; el AUROC para el ingreso a la UIT fue de 0,906 (IC del 95%: 0,883-0,929) en UHB y de 0,811 (IC del 95%: 0,795-0,828) en CovidCollab. Los modelos mostraron una buena calibración. La adición de comorbilidades a los predictores candidatos no mejoró el rendimiento del modelo. AUROC para la puntuación 4C en el conjunto de datos UHB fue de 0,754 (IC del 95%: 0,721-0,786). Interpretación: Los nuevos modelos de pronóstico mostraron una buena discriminación y calibración en los conjuntos de datos de derivación y validación externa, y superaron la puntuación 4C existente. Los modelos se pueden integrar en sistemas de registros médicos electrónicos para calcular la probabilidad de muerte o ingreso en la UIT de cada paciente en el momento del ingreso hospitalario. Se debe evaluar la implementación de los modelos y la utilidad clínica. Financiación: Medical Research Council UK Research and Innovation. Declaración de intereses: NJA, ES, KN, MP, AD, CS, TT y YT informan de una subvención de UKRI MRC durante la realización del estudio. ES informa sobre subvenciones del Instituto Nacional de Investigación en Salud (NIHR), Wellcome Trust, MRC, Health Data Research UK (HDR-UK), British Lung Foundation y Alpha 1 Foundation fuera del trabajo presentado. KN informa sobre las subvenciones de MRC y HDR-UK fuera del trabajo presentado. El DP informa sobre las subvenciones de NIHR, MRC y la Fundación Chernakovsky fuera del trabajo presentado. Todos los demás autores no tienen nada que declarar. Declaración de aprobación ética: La aprobación ética fue proporcionada por East Midlands – Derby REC (referencia: 20/EM/0158) para la base de datos de investigación PIONEER.

Files

AdderleyN2022Develop.pdf.pdf

Files (751.4 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b8597565795dce3fef0078bfc8857ca7
751.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطوير النماذج التنبؤية لـ COVID -19 والتحقق الخارجي منها لدعم تصنيف المخاطر في الرعاية الثانوية
Translated title (French)
Élaboration et validation externe de modèles pronostiques pour la COVID-19 afin de soutenir la stratification des risques dans les soins secondaires
Translated title (Spanish)
Desarrollo y validación externa de modelos de pronóstico para COVID-19 para apoyar la estratificación del riesgo en la atención secundaria

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3123314846
DOI
10.2139/ssrn.3751318

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1980276147
  • https://openalex.org/W1988790447
  • https://openalex.org/W2054105805
  • https://openalex.org/W2118502261
  • https://openalex.org/W2134843796
  • https://openalex.org/W2164186760
  • https://openalex.org/W2339573327
  • https://openalex.org/W2950919502
  • https://openalex.org/W3014524604
  • https://openalex.org/W3024853795
  • https://openalex.org/W3046629770
  • https://openalex.org/W3093600293
  • https://openalex.org/W3101022627
  • https://openalex.org/W3108643743