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Enregistrement W3170419072 · doi:10.2196/27955

Automatic Extraction of Lung Cancer Staging Information From Computed Tomography Reports: Deep Learning Approach

2021· article· en· W3170419072 sur OpenAlexvenueno aff
Danqing Hu, Huanyao Zhang, Shaolei Li, Yuhong Wang, Nan Wu, Xudong Lü

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueLung Cancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésLung cancerMedicineComputed tomographyRadiologyCancerLung cancer stagingModalitiesPathologicalClinical PracticeCancer stagingMedical physicsOncologyPathologyInternal medicinePhysical therapy

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Lung cancer is the leading cause of cancer deaths worldwide. Clinical staging of lung cancer plays a crucial role in making treatment decisions and evaluating prognosis. However, in clinical practice, approximately one-half of the clinical stages of lung cancer patients are inconsistent with their pathological stages. As one of the most important diagnostic modalities for staging, chest computed tomography (CT) provides a wealth of information about cancer staging, but the free-text nature of the CT reports obstructs their computerization. OBJECTIVE: We aimed to automatically extract the staging-related information from CT reports to support accurate clinical staging of lung cancer. METHODS: In this study, we developed an information extraction (IE) system to extract the staging-related information from CT reports. The system consisted of the following three parts: named entity recognition (NER), relation classification (RC), and postprocessing (PP). We first summarized 22 questions about lung cancer staging based on the TNM staging guideline. Next, three state-of-the-art NER algorithms were implemented to recognize the entities of interest. Next, we designed a novel RC method using the relation sign constraint (RSC) to classify the relations between entities. Finally, a rule-based PP module was established to obtain the formatted answers using the results of NER and RC. RESULTS: We evaluated the developed IE system on a clinical data set containing 392 chest CT reports collected from the Department of Thoracic Surgery II in the Peking University Cancer Hospital. The experimental results showed that the bidirectional encoder representation from transformers (BERT) model outperformed the iterated dilated convolutional neural networks-conditional random field (ID-CNN-CRF) and bidirectional long short-term memory networks-conditional random field (Bi-LSTM-CRF) for NER tasks with macro-F1 scores of 80.97% and 90.06% under the exact and inexact matching schemes, respectively. For the RC task, the proposed RSC showed better performance than the baseline methods. Further, the BERT-RSC model achieved the best performance with a macro-F1 score of 97.13% and a micro-F1 score of 98.37%. Moreover, the rule-based PP module could correctly obtain the formatted results using the extractions of NER and RC, achieving a macro-F1 score of 94.57% and a micro-F1 score of 96.74% for all the 22 questions. CONCLUSIONS: We conclude that the developed IE system can effectively and accurately extract information about lung cancer staging from CT reports. Experimental results show that the extracted results have significant potential for further use in stage verification and prediction to facilitate accurate clinical staging.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut 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: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,871
Score d'incertitude au seuil0,776

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,305
Écart entre enseignants0,295 · 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 tête enseignante, 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations36
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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