← 返回案例列表 CASE 12 / SAFE SEPSIS TRIAGE

6-hour early warning · calibrated uncertainty · selective prediction

脓毒症早期安全分诊与不确定性管理

模型不仅回答“未来6小时是否可能发生脓毒症”,还会判断“这一次是否足够确定”:可信时给出预测,不确定时主动转交人工复核。

ICU HOURLY SIGNALST → T+6H
CONFIDENT 输出风险判断 校准概率 + 保形预测集合
UNCERTAIN 转人工复核 用复核成本换取临床安全
2,155PhysioNet 2019患者
27常规临床输入特征
6 h脓毒症提前预测窗口
90%保形预测目标覆盖率
01 / WHY

从“给出概率”到“知道何时不该自动判断”

临床分诊的难点不只在预测准确率,还在于漏诊代价、数据漂移和模型置信度是否可靠。

脓毒症进展迅速,越早识别越有利于开展后续评估与干预。但ICU数据存在缺失、类别不平衡和时间分布变化,单一风险分数并不能说明模型在当前患者上是否可靠。项目因此将概率校准、保形预测和成本感知转介组合成一条安全分诊链路。

核心设计:模型可以做出“脓毒症 / 非脓毒症”判断,也可以在不确定时选择暂缓自动判断并建议人工复核,把“不知道”变成一个可管理、可计价的临床动作。
02 / DATA

以时间切分检验真实世界漂移

训练、校准、同分布测试和时间外测试相互独立,避免用测试数据反向选择阈值。

1,036训练集 · 77例阳性
344校准集 · 22例阳性
344ID测试 · 患病率5.81%
431时间OOD测试 · 患病率7.19%

系统从逐小时ICU记录构建锚点样本,使用前向填充保留患者轨迹,并在标准化后处理剩余缺失值。年龄与性别用于描述、分层或校准,模型主体使用27项常规临床特征预测未来6小时风险。

03 / METHOD

四层安全预测链路

区分预测能力、概率可信度、集合覆盖率和决策代价,每一层回答不同的临床问题。

STEP 01多层感知机预测

两层隐藏层(256、128单元)从27项指标中学习未来6小时的脓毒症风险。

STEP 02温度缩放校准

利用独立校准集修正概率,使输出风险更接近真实发生频率。

STEP 03保形预测集合

比较Vanilla、按性别分层的Mondrian与面向分布变化的Weighted CP,目标覆盖率设为90%。

STEP 04成本感知转介

按漏诊10、误报1、人工复核2的相对成本在校准集选择阈值,再原样应用于ID与OOD测试。

从PhysioNet患者记录到多层感知机、概率校准、保形预测与成本感知转介的完整流程图
项目方法总览:所有操作阈值都只在独立校准集上确定,再用于同分布和时间分布外测试。
04 / RESULTS

性能之外,量化“保留多少自动判断”

结果同时报告区分度、校准度、覆盖率、选择性风险和期望成本。

0.6978ID测试 AUROC
0.7904时间OOD AUROC
0.016ID测试 ECE
0.030时间OOD ECE
SELECTIVE PREDICTION / ID

保留80%病例时,错误率下降49.6%

优先自动处理模型更有把握的病例,将高不确定性样本交给人工复核。

SELECTIVE PREDICTION / OOD

时间分布外测试下降46.7%

在时间漂移下仍体现明显的风险—覆盖率权衡,但安全性不能只凭区分度判断。

同分布与时间分布外测试中的风险覆盖率权衡曲线
风险—覆盖率曲线:自动覆盖的病例越多,保留病例中的错误率也随之上升;转介机制让二者可以显式权衡。
保形预测在漂移下的表现:目标覆盖率为90%时,时间OOD测试中Weighted、Mondrian和Vanilla方法的覆盖率分别为88.2%、87.8%和87.3%。加权方法只能部分缓解时间漂移,不能替代持续外部验证。
05 / USE

从论文方法到可操作系统

在线演示保留了训练、批量预测、单患者时序分析与直接录入三类工作流。

多入口预测

支持队列CSV、单患者时序CSV和网页表单,输出6小时风险、保形预测集合及复核建议。

可重训练模型

可上传符合27项特征规范的本地数据训练定制模型,并保留校准与转介参数。

安全优先展示

将风险概率与“不确定 / 建议复核”同时呈现,避免把模型输出误解为确定诊断。

适用边界

该系统是研究与方法演示工具,不构成临床诊断或治疗建议。保形预测的覆盖保证依赖可交换性假设;跨医院、跨设备或时间漂移均可能削弱保证,部署前必须完成本地验证、成本设定和持续监测。

项目入口

体验在线系统、阅读正式论文;介绍视频将在素材确认后补充。