Federated Learning of Electronic Health Records to Improve Mortality Prediction in Hospitalized Patients With COVID-19: Machine Learning Approach
Notice bibliographique
Résumé
Background Machine learning models require large datasets that may be siloed across different health care institutions. Machine learning studies that focus on COVID-19 have been limited to single-hospital data, which limits model generalizability. Objective We aimed to use federated learning, a machine learning technique that avoids locally aggregating raw clinical data across multiple institutions, to predict mortality in hospitalized patients with COVID-19 within 7 days. Methods Patient data were collected from the electronic health records of 5 hospitals within the Mount Sinai Health System. Logistic regression with L1 regularization/least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) and multilayer perceptron (MLP) models were trained by using local data at each site. We developed a pooled model with combined data from all 5 sites, and a federated model that only shared parameters with a central aggregator. Results The LASSOfederated model outperformed the LASSOlocal model at 3 hospitals, and the MLPfederated model performed better than the MLPlocal model at all 5 hospitals, as determined by the area under the receiver operating characteristic curve. The LASSOpooled model outperformed the LASSOfederated model at all hospitals, and the MLPfederated model outperformed the MLPpooled model at 2 hospitals. Conclusions The federated learning of COVID-19 electronic health record data shows promise in developing robust predictive models without compromising patient privacy.
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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 | 0,010 | 0,018 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».