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Enregistrement W3199944795 · doi:10.2196/30223

Automatic Classification of Thyroid Findings Using Static and Contextualized Ensemble Natural Language Processing Systems: Development Study

2021· article· en· W3199944795 sur OpenAlexvenueno aff
Dongyup Shin, Hye Jin Kam, Min-Seok Jeon, Ha Young Kim

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesMinistry of Science and ICT, South KoreaNational Research Foundation of KoreaYonsei UniversityNational Research Foundation
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceMachine learningNatural language processingConvolutional neural network

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: In the case of Korean institutions and enterprises that collect nonstandardized and nonunified formats of electronic medical examination results from multiple medical institutions, a group of experienced nurses who can understand the results and related contexts initially classified the reports manually. The classification guidelines were established by years of workers' clinical experiences and there were attempts to automate the classification work. However, there have been problems in which rule-based algorithms or human labor-intensive efforts can be time-consuming or limited owing to high potential errors. We investigated natural language processing (NLP) architectures and proposed ensemble models to create automated classifiers. OBJECTIVE: This study aimed to develop practical deep learning models with electronic medical records from 284 health care institutions and open-source corpus data sets for automatically classifying 3 thyroid conditions: healthy, caution required, and critical. The primary goal is to increase the overall accuracy of the classification, yet there are practical and industrial needs to correctly predict healthy (negative) thyroid condition data, which are mostly medical examination results, and minimize false-negative rates under the prediction of healthy thyroid conditions. METHODS: The data sets included thyroid and comprehensive medical examination reports. The textual data are not only documented in fully complete sentences but also written in lists of words or phrases. Therefore, we propose static and contextualized ensemble NLP network (SCENT) systems to successfully reflect static and contextual information and handle incomplete sentences. We prepared each convolution neural network (CNN)-, long short-term memory (LSTM)-, and efficiently learning an encoder that classifies token replacements accurately (ELECTRA)-based ensemble model by training or fine-tuning them multiple times. Through comprehensive experiments, we propose 2 versions of ensemble models, SCENT-v1 and SCENT-v2, with the single-architecture-based CNN, LSTM, and ELECTRA ensemble models for the best classification performance and practical use, respectively. SCENT-v1 is an ensemble of CNN and ELECTRA ensemble models, and SCENT-v2 is a hierarchical ensemble of CNN, LSTM, and ELECTRA ensemble models. SCENT-v2 first classifies the 3 labels using an ELECTRA ensemble model and then reclassifies them using an ensemble model of CNN and LSTM if the ELECTRA ensemble model predicted them as "healthy" labels. RESULTS: SCENT-v1 outperformed all the suggested models, with the highest F1 score (92.56%). SCENT-v2 had the second-highest recall value (94.44%) and the fewest misclassifications for caution-required thyroid condition while maintaining 0 classification error for the critical thyroid condition under the prediction of the healthy thyroid condition. CONCLUSIONS: The proposed SCENT demonstrates good classification performance despite the unique characteristics of the Korean language and problems of data lack and imbalance, especially for the extremely low amount of critical condition data. The result of SCENT-v1 indicates that different perspectives of static and contextual input token representations can enhance classification performance. SCENT-v2 has a strong impact on the prediction of healthy thyroid conditions.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
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 enseignants0,960
Score d'incertitude au seuil0,476

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
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 savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,030
Tête enseignante GPT0,352
Écart entre enseignants0,322 · 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

Citations14
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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