Automatically Explaining Machine Learning Prediction Results on Asthma Hospital Visits in Patients With Asthma: Secondary Analysis
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Asthma is a major chronic disease that poses a heavy burden on health care. To facilitate the allocation of care management resources aimed at improving outcomes for high-risk patients with asthma, we recently built a machine learning model to predict asthma hospital visits in the subsequent year in patients with asthma. Our model is more accurate than previous models. However, like most machine learning models, it offers no explanation of its prediction results. This creates a barrier for use in care management, where interpretability is desired. OBJECTIVE: This study aims to develop a method to automatically explain the prediction results of the model and recommend tailored interventions without lowering the performance measures of the model. METHODS: Our data were imbalanced, with only a small portion of data instances linking to future asthma hospital visits. To handle imbalanced data, we extended our previous method of automatically offering rule-formed explanations for the prediction results of any machine learning model on tabular data without lowering the model's performance measures. In a secondary analysis of the 334,564 data instances from Intermountain Healthcare between 2005 and 2018 used to form our model, we employed the extended method to automatically explain the prediction results of our model and recommend tailored interventions. The patient cohort consisted of all patients with asthma who received care at Intermountain Healthcare between 2005 and 2018, and resided in Utah or Idaho as recorded at the visit. RESULTS: Our method explained the prediction results for 89.7% (391/436) of the patients with asthma who, per our model's correct prediction, were likely to incur asthma hospital visits in the subsequent year. CONCLUSIONS: This study is the first to demonstrate the feasibility of automatically offering rule-formed explanations for the prediction results of any machine learning model on imbalanced tabular data without lowering the performance measures of the model. After further improvement, our asthma outcome prediction model coupled with the automatic explanation function could be used by clinicians to guide the allocation of limited asthma care management resources and the identification of appropriate interventions.
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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 | 0,009 | 0,051 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».