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Enregistrement W3211439143 · doi:10.2196/27210

A Question-and-Answer System to Extract Data From Free-Text Oncological Pathology Reports (CancerBERT Network): Development Study

2021· article· en· W3211439143 sur OpenAlexaff
J. Ross Mitchell, Phillip Szepietowski, Rachel Howard, Phillip Reisman, Jennie Jones, Patricia Lewis, Brooke L. Fridley, Dana E. Rollison

Notice bibliographique

RevueJournal of Medical Internet Research · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueTopic Modeling
Établissements canadiensUniversity of AlbertaAlberta Health Services
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceNatural language processingArtificial intelligenceTerminologySNOMED CTNamed-entity recognitionPathologyDeep learningInformation retrievalMedicineLinguistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Information in pathology reports is critical for cancer care. Natural language processing (NLP) systems used to extract information from pathology reports are often narrow in scope or require extensive tuning. Consequently, there is growing interest in automated deep learning approaches. A powerful new NLP algorithm, bidirectional encoder representations from transformers (BERT), was published in late 2018. BERT set new performance standards on tasks as diverse as question answering, named entity recognition, speech recognition, and more. OBJECTIVE: The aim of this study is to develop a BERT-based system to automatically extract detailed tumor site and histology information from free-text oncological pathology reports. METHODS: We pursued three specific aims: extract accurate tumor site and histology descriptions from free-text pathology reports, accommodate the diverse terminology used to indicate the same pathology, and provide accurate standardized tumor site and histology codes for use by downstream applications. We first trained a base language model to comprehend the technical language in pathology reports. This involved unsupervised learning on a training corpus of 275,605 electronic pathology reports from 164,531 unique patients that included 121 million words. Next, we trained a question-and-answer (Q&A) model that connects a Q&A layer to the base pathology language model to answer pathology questions. Our Q&A system was designed to search for the answers to two predefined questions in each pathology report: What organ contains the tumor? and What is the kind of tumor or carcinoma? This involved supervised training on 8197 pathology reports, each with ground truth answers to these 2 questions determined by certified tumor registrars. The data set included 214 tumor sites and 193 histologies. The tumor site and histology phrases extracted by the Q&A model were used to predict International Classification of Diseases for Oncology, Third Edition (ICD-O-3), site and histology codes. This involved fine-tuning two additional BERT models: one to predict site codes and another to predict histology codes. Our final system includes a network of 3 BERT-based models. We call this CancerBERT network (caBERTnet). We evaluated caBERTnet using a sequestered test data set of 2050 pathology reports with ground truth answers determined by certified tumor registrars. RESULTS: caBERTnet's accuracies for predicting group-level site and histology codes were 93.53% (1895/2026) and 97.6% (1993/2042), respectively. The top 5 accuracies for predicting fine-grained ICD-O-3 site and histology codes with 5 or more samples each in the training data set were 92.95% (1794/1930) and 96.01% (1853/1930), respectively. CONCLUSIONS: We have developed an NLP system that outperforms existing algorithms at predicting ICD-O-3 codes across an extensive range of tumor sites and histologies. Our new system could help reduce treatment delays, increase enrollment in clinical trials of new therapies, and improve patient outcomes.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
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: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,011
Score d'incertitude au seuil0,026

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,004
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0080,006

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 Opus0,165
Tête enseignante GPT0,449
Écart entre enseignants0,285 · 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

Citations42
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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