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A real-time integrated framework to support clinical decision making for covid-19 patients.
Murri, Rita; Masciocchi, Carlotta; Lenkowicz, Jacopo; Fantoni, Massimo; Damiani, Andrea; Marchetti, Antonio; Sergi, Paolo Domenico Angelo; Arcuri, Giovanni; Cesario, Alfredo; Patarnello, Stefano; Antonelli, Massimo; Bellantone, Rocco; Bernabei, Roberto; Boccia, Stefania; Calabresi, Paolo; Cambieri, Andrea; Cauda, Roberto; Colosimo, Cesare; Crea, Filippo; De Maria, Ruggero; De Stefano, Valerio; Franceschi, Francesco; Gasbarrini, Antonio; Landolfi, Raffaele; Parolini, Ornella; Richeldi, Luca; Sanguinetti, Maurizio; Urbani, Andrea; Zega, Maurizio; Scambia, Giovanni; Valentini, Vincenzo.
  • Murri R; Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Sicurezza e Bioetica, Sezione Malattie Infettive, Università Cattolica S. Cuore, Roma, Italy. Electronic address: rita.murri@policlinicogemelli.it.
  • Masciocchi C; Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Lenkowicz J; Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Fantoni M; Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Sicurezza e Bioetica, Sezione Malattie Infettive, Università Cattolica S. Cuore, Roma, Italy.
  • Damiani A; Istituto di Radiologia, Università Cattolica Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Marchetti A; Datawarehouse, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Sergi PDA; Datawarehouse, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Arcuri G; Unità Operativa Complessa Tecnologie Sanitarie, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Cesario A; Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Patarnello S; Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Antonelli M; Dipartimento di Scienze dell'Emergenza, Anestesiologiche e della Rianimazione, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Biotecnologiche di base, Cliniche Intensivologiche e Perioperatorie, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Bellantone R; Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Medicina e chirurgia traslazionale, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Bernabei R; Dipartimento di Scienze dell'Invecchiamento, Neurologiche, Ortopediche e della Testa-collo, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Geriatriche ed Ortopediche, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Boccia S; Dipartimento di Scienze della Salute della Donna e del Bambino e Sanità Pubblica, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di scienza della vita e sanità pubblica, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Calabresi P; Dipartimento di Scienze dell'Invecchiamento, Neurologiche, Ortopediche e della Testa-collo, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Neuroscienze, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Cambieri A; Direzione Sanitaria Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Cauda R; Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Sicurezza e Bioetica, Sezione Malattie Infettive, Università Cattolica S. Cuore, Roma, Italy.
  • Colosimo C; Dipartimento di Diagnostica per Immagini, Radioterapia, Oncologia ed Ematologia, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Crea F; Dipartimento di Scienze Cardiovascolari, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Cardiovascolari e Pneumologiche, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • De Maria R; Dipartimento di Medicina e chirurgia traslazionale, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • De Stefano V; Dipartimento di Diagnostica per Immagini, Radioterapia, Oncologia ed Ematologia, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Radiologiche ed Ematologiche, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Franceschi F; Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Medicina e chirurgia traslazionale, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Gasbarrini A; Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Medicina e chirurgia traslazionale, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Landolfi R; Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Medicina e chirurgia traslazionale, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Parolini O; Dipartimento di scienza della vita e sanità pubblica, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Richeldi L; Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Cardiovascolari e Pneumologiche, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Sanguinetti M; Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Biotecnologiche di base, Cliniche Intensivologiche e Perioperatorie, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Urbani A; Dipartimento di Scienze di Laboratorio e Infettivologiche, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Biotecnologiche di base, Cliniche Intensivologiche e Perioperatorie, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Zega M; Servizio Infermieristico, Tecnico e Riabilitativo Aziendale, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy.
  • Scambia G; Dipartimento di Scienze della Salute della Donna e del Bambino e Sanità Pubblica, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di scienza della vita e sanità pubblica, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
  • Valentini V; Dipartimento di Diagnostica per Immagini, Radioterapia, Oncologia ed Ematologia, Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS, Roma, Italy; Dipartimento di Scienze Radiologiche ed Ematologiche, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma, Italy.
Comput Methods Programs Biomed ; 217: 106655, 2022 Apr.
Article in English | MEDLINE | ID: covidwho-1654240
ABSTRACT

BACKGROUND:

The COVID-19 pandemic affected healthcare systems worldwide. Predictive models developed by Artificial Intelligence (AI) and based on timely, centralized and standardized real world patient data could improve management of COVID-19 to achieve better clinical outcomes. The objectives of this manuscript are to describe the structure and technologies used to construct a COVID-19 Data Mart architecture and to present how a large hospital has tackled the challenge of supporting daily management of COVID-19 pandemic emergency, by creating a strong retrospective knowledge base, a real time environment and integrated information dashboard for daily practice and early identification of critical condition at patient level. This framework is also used as an informative, continuously enriched data lake, which is a base for several on-going predictive studies.

METHODS:

The information technology framework for clinical practice and research was described. It was developed using SAS Institute software analytics tool and SAS® Vyia® environment and Open-Source environment R ® and Python ® for fast prototyping and modeling. The included variables and the source extraction procedures were presented.

RESULTS:

The Data Mart covers a retrospective cohort of 5528 patients with SARS-CoV-2 infection. People who died were older, had more comorbidities, reported more frequently dyspnea at onset, had higher d-dimer, C-reactive protein and urea nitrogen. The dashboard was developed to support the management of COVID-19 patients at three levels hospital, single ward and individual care level.

INTERPRETATION:

The COVID-19 Data Mart based on integration of a large collection of clinical data and an AI-based integrated framework has been developed, based on a set of automated procedures for data mining and retrieval, transformation and integration, and has been embedded in the clinical practice to help managing daily care. Benefits from the availability of a Data Mart include the opportunity to build predictive models with a machine learning approach to identify undescribed clinical phenotypes and to foster hospital networks. A real-time updated dashboard built from the Data Mart may represent a valid tool for a better knowledge of epidemiological and clinical features of COVID-19, especially when multiple waves are observed, as well as for epidemic and pandemic events of the same nature (e. g. with critical clinical conditions leading to severe pulmonary inflammation). Therefore, we believe the approach presented in this paper may find several applications in comparable situations even at region or state levels. Finally, models predicting the course of future waves or new pandemics could largely benefit from network of DataMarts.
Subject(s)

Full text: Available Collection: International databases Database: MEDLINE Main subject: COVID-19 Type of study: Cohort study / Observational study / Prognostic study / Reviews Limits: Humans Language: English Journal: Comput Methods Programs Biomed Journal subject: Medical Informatics Year: 2022 Document Type: Article

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Full text: Available Collection: International databases Database: MEDLINE Main subject: COVID-19 Type of study: Cohort study / Observational study / Prognostic study / Reviews Limits: Humans Language: English Journal: Comput Methods Programs Biomed Journal subject: Medical Informatics Year: 2022 Document Type: Article