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Enregistrement W3094194910 · doi:10.2196/23930

Machine Learning Electronic Health Record Identification of Patients with Rheumatoid Arthritis: Algorithm Pipeline Development and Validation Study

2020· article· en· W3094194910 sur OpenAlexvenueno aff
Tjardo Maarseveen, Timo Meinderink, Marcel Reinders, Johannes Knitza, T. Huizinga, Arnd Kleyer, David Simón, Erik B. van den Akker, Rachel Knevel

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesDutch Arthritis Association
Mots-clésComputer scienceReceiver operating characteristicArtificial intelligenceAlgorithmMachine learningPrecision and recallIdentification (biology)WorkflowData miningF1 scoreMedical diagnosisData setGold standard (test)Natural language processingMedicineMathematicsStatisticsDatabase

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Financial codes are often used to extract diagnoses from electronic health records. This approach is prone to false positives. Alternatively, queries are constructed, but these are highly center and language specific. A tantalizing alternative is the automatic identification of patients by employing machine learning on format-free text entries. OBJECTIVE: The aim of this study was to develop an easily implementable workflow that builds a machine learning algorithm capable of accurately identifying patients with rheumatoid arthritis from format-free text fields in electronic health records. METHODS: Two electronic health record data sets were employed: Leiden (n=3000) and Erlangen (n=4771). Using a portion of the Leiden data (n=2000), we compared 6 different machine learning methods and a naïve word-matching algorithm using 10-fold cross-validation. Performances were compared using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) and the area under the precision recall curve (AUPRC), and F1 score was used as the primary criterion for selecting the best method to build a classifying algorithm. We selected the optimal threshold of positive predictive value for case identification based on the output of the best method in the training data. This validation workflow was subsequently applied to a portion of the Erlangen data (n=4293). For testing, the best performing methods were applied to remaining data (Leiden n=1000; Erlangen n=478) for an unbiased evaluation. RESULTS: For the Leiden data set, the word-matching algorithm demonstrated mixed performance (AUROC 0.90; AUPRC 0.33; F1 score 0.55), and 4 methods significantly outperformed word-matching, with support vector machines performing best (AUROC 0.98; AUPRC 0.88; F1 score 0.83). Applying this support vector machine classifier to the test data resulted in a similarly high performance (F1 score 0.81; positive predictive value [PPV] 0.94), and with this method, we could identify 2873 patients with rheumatoid arthritis in less than 7 seconds out of the complete collection of 23,300 patients in the Leiden electronic health record system. For the Erlangen data set, gradient boosting performed best (AUROC 0.94; AUPRC 0.85; F1 score 0.82) in the training set, and applied to the test data, resulted once again in good results (F1 score 0.67; PPV 0.97). CONCLUSIONS: We demonstrate that machine learning methods can extract the records of patients with rheumatoid arthritis from electronic health record data with high precision, allowing research on very large populations for limited costs. Our approach is language and center independent and could be applied to any type of diagnosis. We have developed our pipeline into a universally applicable and easy-to-implement workflow to equip centers with their own high-performing algorithm. This allows the creation of observational studies of unprecedented size covering different countries for low cost from already available data in electronic health record systems.

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)0,015
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,025
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: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,079

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0150,025
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

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 Opus0,012
Tête enseignante GPT0,279
Écart entre enseignants0,267 · 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

Citations52
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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