Severity detection tool for patients with infectious disease
Creators
- 1. University of Oxford
- 2. Children's Hospital 1
- 3. Hospital for Tropical Diseases
- 4. Oxford University Clinical Research Unit
Description
Hand foot and mouth disease (HFMD) and tetanus are serious infectious diseases in low- and middle-income countries. Tetanus, in particular, has a high mortality rate and its treatment is resource-demanding. Furthermore, HFMD often affects a large number of infants and young children. As a result, its treatment consumes enormous healthcare resources, especially when outbreaks occur. Autonomic nervous system dysfunction (ANSD) is the main cause of death for both HFMD and tetanus patients. However, early detection of ANSD is a difficult and challenging problem. The authors aim to provide a proof-of-principle to detect the ANSD level automatically by applying machine learning techniques to physiological patient data, such as electrocardiogram waveforms, which can be collected using low-cost wearable sensors. Efficient features are extracted that encode variations in the waveforms in the time and frequency domains. The proposed approach is validated on multiple datasets of HFMD and tetanus patients in Vietnam. Results show that encouraging performance is achieved. Moreover, the proposed features are simple, more generalisable and outperformed the standard heart rate variability analysis. The proposed approach would facilitate both the diagnosis and treatment of infectious diseases in low- and middle-income countries, and thereby improve patient care.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعد مرض الحمى القلاعية (HFMD) والكزاز من الأمراض المعدية الخطيرة في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. الكزاز، على وجه الخصوص، لديه معدل وفيات مرتفع وعلاجه يتطلب الموارد. علاوة على ذلك، غالبًا ما تؤثر HFMD على عدد كبير من الرضع والأطفال الصغار. ونتيجة لذلك، يستهلك علاجه موارد هائلة من الرعاية الصحية، خاصة عند تفشي المرض. اختلال الجهاز العصبي الذاتي (ANSD) هو السبب الرئيسي للوفاة لكل من مرضى HFMD والكزاز. ومع ذلك، فإن الاكتشاف المبكر لـ ANSD يمثل مشكلة صعبة وصعبة. يهدف المؤلفون إلى توفير إثبات للمبدأ للكشف عن مستوى ANSD تلقائيًا من خلال تطبيق تقنيات التعلم الآلي على بيانات المرضى الفسيولوجية، مثل الأشكال الموجية لمخطط كهربية القلب، والتي يمكن جمعها باستخدام أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها منخفضة التكلفة. يتم استخراج الميزات الفعالة التي تشفر الاختلافات في الأشكال الموجية في مجالات الوقت والتردد. يتم التحقق من صحة النهج المقترح على مجموعات بيانات متعددة لمرضى HFMD والكزاز في فيتنام. تظهر النتائج أن الأداء المشجع يتحقق. علاوة على ذلك، فإن الميزات المقترحة بسيطة وأكثر قابلية للتعميم وتفوقت على تحليل تقلب معدل ضربات القلب القياسي. ومن شأن النهج المقترح أن يسهل تشخيص وعلاج الأمراض المعدية في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل، وبالتالي تحسين رعاية المرضى.Translated Description (French)
La fièvre aphteuse et le tétanos sont des maladies infectieuses graves dans les pays à revenu faible et intermédiaire. Le tétanos, en particulier, a un taux de mortalité élevé et son traitement exige des ressources. En outre, l'HFMD affecte souvent un grand nombre de nourrissons et de jeunes enfants. En conséquence, son traitement consomme d'énormes ressources en soins de santé, en particulier lorsque des épidémies se produisent. Le dysfonctionnement du système nerveux autonome (DSNA) est la principale cause de décès chez les patients atteints de HFMD et de tétanos. Cependant, la détection précoce de l'ANSD est un problème difficile et difficile. Les auteurs visent à fournir une preuve de principe pour détecter automatiquement le niveau d'ANSD en appliquant des techniques d'apprentissage automatique aux données physiologiques des patients, telles que les formes d'onde d'électrocardiogramme, qui peuvent être collectées à l'aide de capteurs portables à faible coût. Des caractéristiques efficaces sont extraites qui codent les variations dans les formes d'onde dans les domaines temporel et fréquentiel. L'approche proposée est validée sur plusieurs ensembles de données de patients atteints de HFMD et de tétanos au Vietnam. Les résultats montrent que des performances encourageantes sont obtenues. De plus, les caractéristiques proposées sont simples, plus généralisables et ont surpassé l'analyse standard de la variabilité de la fréquence cardiaque. L'approche proposée faciliterait à la fois le diagnostic et le traitement des maladies infectieuses dans les pays à revenu faible et intermédiaire, et améliorerait ainsi les soins aux patients.Translated Description (Spanish)
La fiebre aftosa y el tétanos son enfermedades infecciosas graves en los países de ingresos bajos y medios. El tétanos, en particular, tiene una alta tasa de mortalidad y su tratamiento exige recursos. Además, la HFMD a menudo afecta a un gran número de bebés y niños pequeños. Como resultado, su tratamiento consume enormes recursos sanitarios, especialmente cuando se producen brotes. La disfunción del sistema nervioso autónomo (ANSD, por sus siglas en inglés) es la principal causa de muerte tanto en pacientes con HFMD como con tétanos. Sin embargo, la detección temprana de ANSD es un problema difícil y desafiante. Los autores tienen como objetivo proporcionar una prueba de principio para detectar el nivel de ANSD automáticamente mediante la aplicación de técnicas de aprendizaje automático a los datos fisiológicos de los pacientes, como las formas de onda del electrocardiograma, que se pueden recopilar utilizando sensores portátiles de bajo costo. Se extraen características eficientes que codifican variaciones en las formas de onda en los dominios de tiempo y frecuencia. El enfoque propuesto se valida en múltiples conjuntos de datos de pacientes con HFMD y tétanos en Vietnam. Los resultados muestran que se logra un rendimiento alentador. Además, las características propuestas son simples, más generalizables y superaron el análisis estándar de variabilidad de la frecuencia cardíaca. El enfoque propuesto facilitaría tanto el diagnóstico como el tratamiento de enfermedades infecciosas en países de ingresos bajos y medios y, por lo tanto, mejoraría la atención al paciente.Files
htl.2019.0030.pdf
Files
(16.0 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:0acb7d6f88c5bcfb0934df3517424d1f
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أداة الكشف عن الشدة للمرضى المصابين بأمراض معدية
- Translated title (French)
- Outil de détection de la gravité pour les patients atteints de maladies infectieuses
- Translated title (Spanish)
- Herramienta de detección de gravedad para pacientes con enfermedades infecciosas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3005575487
- DOI
- 10.1049/htl.2019.0030
References
- https://openalex.org/W1940585053
- https://openalex.org/W1968864692
- https://openalex.org/W1978483380
- https://openalex.org/W2013494887
- https://openalex.org/W2080492286
- https://openalex.org/W2081903300
- https://openalex.org/W2100008113
- https://openalex.org/W2133589238
- https://openalex.org/W2147836567
- https://openalex.org/W2156147488
- https://openalex.org/W2296659055
- https://openalex.org/W2409288908
- https://openalex.org/W2551129219
- https://openalex.org/W2551646966
- https://openalex.org/W2737336083
- https://openalex.org/W2807509229
- https://openalex.org/W2900789838
- https://openalex.org/W2917183127
- https://openalex.org/W2946821478
- https://openalex.org/W2994679912
- https://openalex.org/W3157419554
- https://openalex.org/W4244659040
- https://openalex.org/W4285719527