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MACHINE LEARNING ALGORITHM APPROACH TO COMPLETE BLOOD COUNT CAN BE USED AS EARLY PREDICTOR OF COVID-19 OUTCOME.
Author
Pinto, Cecília Horta Ramalho
Ventura, Lucas Haniel Araújo
Camatta, Giovanna Caliman
Silveira-Nunes, Gabriela
Gomes, Matheus Souza
Sato, Hugo Itaru
Costa, Murilo Soares
Guimarães, Henrique Cerqueira
Barbuto, Rafael Calvão
Martins Filho, Olindo Assis
Amaral, Laurence Rodrigues
Bertarini, Pedro Luiz Lima
Teixeira, Santuza Maria Ribeiro
Tupinambás, Unaí
Carvalho, Andrea Teixeira
Faria, Ana Maria Caetano
Ventura, Lucas Haniel Araújo
Camatta, Giovanna Caliman
Silveira-Nunes, Gabriela
Gomes, Matheus Souza
Sato, Hugo Itaru
Costa, Murilo Soares
Guimarães, Henrique Cerqueira
Barbuto, Rafael Calvão
Martins Filho, Olindo Assis
Amaral, Laurence Rodrigues
Bertarini, Pedro Luiz Lima
Teixeira, Santuza Maria Ribeiro
Tupinambás, Unaí
Carvalho, Andrea Teixeira
Faria, Ana Maria Caetano
Affilliation
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Juiz de Fora. Departamento de Medicina. Governador Valadares, MG, Brasil.
Universidade Federal de Uberlândia. Instituto de Biotecnologia. Patos de Minas, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil
Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Medicina. Departamento de Clínica Médica. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Hospital Universitário Risoleta Tolentino Neves. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Hospital Universitário Risoleta Tolentino Neves. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Pesquisa René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Computação. Patos de Minas, MG, Brasil.
Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Engenharia Elétrica. Patos de Minas, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil
Universidade Federal de Juiz de Fora. Departamento de Medicina. Governador Valadares, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Pesquisa René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Juiz de Fora. Departamento de Medicina. Governador Valadares, MG, Brasil.
Universidade Federal de Uberlândia. Instituto de Biotecnologia. Patos de Minas, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil
Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Medicina. Departamento de Clínica Médica. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Hospital Universitário Risoleta Tolentino Neves. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Hospital Universitário Risoleta Tolentino Neves. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Pesquisa René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Computação. Patos de Minas, MG, Brasil.
Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Engenharia Elétrica. Patos de Minas, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil
Universidade Federal de Juiz de Fora. Departamento de Medicina. Governador Valadares, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Pesquisa René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Abstract
Although the SARS-CoV-2 infection has established risk groups, identifying biomarkers for disease outcomes is still crucial to stratify patient risk and enhance clinical management. Optimal efficacy of COVID-19 antiviral medications relies on early administration within the initial 5 d of symptoms, assisting high-risk patients in avoiding hospitalization and improving survival chances. The complete blood count (CBC) can be an efficient and affordable option to find biomarkers that predict the COVID-19 prognosis due to infection-induced alterations in various blood parameters. This study aimed to associate hematological parameters with different COVID-19 clinical forms and utilizes them as disease outcome predictors. We performed a CBC in blood samples from 297 individuals with COVID-19 from Belo Horizonte, Brazil. Statistical analysis, as well as ROC Curves and machine learning Decision Tree algorithms were used to identify correlations, and their accuracy, between blood parameters and disease severity. In the initial 4 d of infection, traditional hematological COVID-19 alterations, such as lymphopenia, were not yet apparent. However, the monocyte percentage and granulocyte-to-lymphocyte ratio (GLR) proved to be reliable predictors for hospitalization, even in cases where patients exhibited mild symptoms that later progressed to hospitalization. Thus, our findings demonstrate that COVID-19 patients with monocyte percentages lower than 7.7% and a GLR higher than 8.75 are assigned to the hospitalized group with a precision of 86%. This suggests that these variables can serve as important biomarkers in predicting disease outcomes and could be used to differentiate patients at hospital admission for managing therapeutic interventions, including early antiviral administration. Moreover, they are simple parameters that can be useful in minimally equipped health care units.
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