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Enregistrement W2802736684 · doi:10.2196/publichealth.9361

Clinical Relation Extraction Toward Drug Safety Surveillance Using Electronic Health Record Narratives: Classical Learning Versus Deep Learning

2018· article· en· W2802736684 sur OpenAlexvenueno aff
Tsendsuren Munkhdalai, Feifan Liu, Hong Yu

Notice bibliographique

RevueJMIR Public Health and Surveillance · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute on Drug AbuseNational Heart, Lung, and Blood InstituteNational Institutes of Health
Mots-clésArtificial intelligenceMachine learningF1 scoreComputer scienceContext (archaeology)Recurrent neural networkArtificial neural networkSupport vector machineRelationship extractionDeep learningInformation extractionIdentification (biology)Natural language processing

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Medication and adverse drug event (ADE) information extracted from electronic health record (EHR) notes can be a rich resource for drug safety surveillance. Existing observational studies have mainly relied on structured EHR data to obtain ADE information; however, ADEs are often buried in the EHR narratives and not recorded in structured data. OBJECTIVE: To unlock ADE-related information from EHR narratives, there is a need to extract relevant entities and identify relations among them. In this study, we focus on relation identification. This study aimed to evaluate natural language processing and machine learning approaches using the expert-annotated medical entities and relations in the context of drug safety surveillance, and investigate how different learning approaches perform under different configurations. METHODS: We have manually annotated 791 EHR notes with 9 named entities (eg, medication, indication, severity, and ADEs) and 7 different types of relations (eg, medication-dosage, medication-ADE, and severity-ADE). Then, we explored 3 supervised machine learning systems for relation identification: (1) a support vector machines (SVM) system, (2) an end-to-end deep neural network system, and (3) a supervised descriptive rule induction baseline system. For the neural network system, we exploited the state-of-the-art recurrent neural network (RNN) and attention models. We report the performance by macro-averaged precision, recall, and F1-score across the relation types. RESULTS: Our results show that the SVM model achieved the best average F1-score of 89.1% on test data, outperforming the long short-term memory (LSTM) model with attention (F1-score of 65.72%) as well as the rule induction baseline system (F1-score of 7.47%) by a large margin. The bidirectional LSTM model with attention achieved the best performance among different RNN models. With the inclusion of additional features in the LSTM model, its performance can be boosted to an average F1-score of 77.35%. CONCLUSIONS: It shows that classical learning models (SVM) remains advantageous over deep learning models (RNN variants) for clinical relation identification, especially for long-distance intersentential relations. However, RNNs demonstrate a great potential of significant improvement if more training data become available. Our work is an important step toward mining EHRs to improve the efficacy of drug safety surveillance. Most importantly, the annotated data used in this study will be made publicly available, which will further promote drug safety research in the community.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0040,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,060
Tête enseignante GPT0,392
Écart entre enseignants0,332 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations76
Publié2018
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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