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Enregistrement W3018601113 · doi:10.2196/17125

A Deep Artificial Neural Network−Based Model for Prediction of Underlying Cause of Death From Death Certificates: Algorithm Development and Validation

2020· article· en· W3018601113 sur OpenAlexvenueno aff
Louis Falissard, Claire Morgand, Sylvie Roussel, Claire Imbaud, Walid Ghosn, Karim Bounebache, Grégoire Rey

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAutopsy Techniques and Outcomes
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceArtificial neural networkMachine learningDeep learningComparabilityCoding (social sciences)Data miningAlgorithmStatisticsMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Coding of underlying causes of death from death certificates is a process that is nowadays undertaken mostly by humans with potential assistance from expert systems, such as the Iris software. It is, consequently, an expensive process that can, in addition, suffer from geospatial discrepancies, thus severely impairing the comparability of death statistics at the international level. The recent advances in artificial intelligence, specifically the rise of deep learning methods, has enabled computers to make efficient decisions on a number of complex problems that were typically considered out of reach without human assistance; they require a considerable amount of data to learn from, which is typically their main limiting factor. However, the CépiDc (Centre d'épidémiologie sur les causes médicales de Décès) stores an exhaustive database of death certificates at the French national scale, amounting to several millions of training examples available for the machine learning practitioner. OBJECTIVE: This article investigates the application of deep neural network methods to coding underlying causes of death. METHODS: The investigated dataset was based on data contained from every French death certificate from 2000 to 2015, containing information such as the subject's age and gender, as well as the chain of events leading to his or her death, for a total of around 8 million observations. The task of automatically coding the subject's underlying cause of death was then formulated as a predictive modelling problem. A deep neural network-based model was then designed and fit to the dataset. Its error rate was then assessed on an exterior test dataset and compared to the current state-of-the-art (ie, the Iris software). Statistical significance of the proposed approach's superiority was assessed via bootstrap. RESULTS: The proposed approach resulted in a test accuracy of 97.8% (95% CI 97.7-97.9), which constitutes a significant improvement over the current state-of-the-art and its accuracy of 74.5% (95% CI 74.0-75.0) assessed on the same test example. Such an improvement opens up a whole field of new applications, from nosologist-level batch-automated coding to international and temporal harmonization of cause of death statistics. A typical example of such an application is demonstrated by recoding French overdose-related deaths from 2000 to 2010. CONCLUSIONS: This article shows that deep artificial neural networks are perfectly suited to the analysis of electronic health records and can learn a complex set of medical rules directly from voluminous datasets, without any explicit prior knowledge. Although not entirely free from mistakes, the derived algorithm constitutes a powerful decision-making tool that is able to handle structured medical data with an unprecedented performance. We strongly believe that the methods developed in this article are highly reusable in a variety of settings related to epidemiology, biostatistics, and the medical sciences in general.

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)0,005
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,026
Score d'incertitude au seuil0,051

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,003
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 Opus0,142
Tête enseignante GPT0,345
Écart entre enseignants0,202 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations37
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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