Identifying Clinical Terms in Medical Text Using Ontology-Guided Machine Learning
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Automatic recognition of medical concepts in unstructured text is an important component of many clinical and research applications, and its accuracy has a large impact on electronic health record analysis. The mining of medical concepts is complicated by the broad use of synonyms and nonstandard terms in medical documents. OBJECTIVE: We present a machine learning model for concept recognition in large unstructured text, which optimizes the use of ontological structures and can identify previously unobserved synonyms for concepts in the ontology. METHODS: We present a neural dictionary model that can be used to predict if a phrase is synonymous to a concept in a reference ontology. Our model, called the Neural Concept Recognizer (NCR), uses a convolutional neural network to encode input phrases and then rank medical concepts based on the similarity in that space. It uses the hierarchical structure provided by the biomedical ontology as an implicit prior embedding to better learn embedding of various terms. We trained our model on two biomedical ontologies-the Human Phenotype Ontology (HPO) and Systematized Nomenclature of Medicine - Clinical Terms (SNOMED-CT). RESULTS: We tested our model trained on HPO by using two different data sets: 288 annotated PubMed abstracts and 39 clinical reports. We achieved 1.7%-3% higher F1-scores than those for our strongest manually engineered rule-based baselines (P=.003). We also tested our model trained on the SNOMED-CT by using 2000 Intensive Care Unit discharge summaries from MIMIC (Multiparameter Intelligent Monitoring in Intensive Care) and achieved 0.9%-1.3% higher F1-scores than those of our baseline. The results of our experiments show high accuracy of our model as well as the value of using the taxonomy structure of the ontology in concept recognition. CONCLUSION: Most popular medical concept recognizers rely on rule-based models, which cannot generalize well to unseen synonyms. In addition, most machine learning methods typically require large corpora of annotated text that cover all classes of concepts, which can be extremely difficult to obtain for biomedical ontologies. Without relying on large-scale labeled training data or requiring any custom training, our model can be efficiently generalized to new synonyms and performs as well or better than state-of-the-art methods custom built for specific ontologies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,005 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».