Automatically Explaining Machine Learning Predictions on Severe Chronic Obstructive Pulmonary Disease Exacerbations: Retrospective Cohort Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a major cause of death and places a heavy burden on health care. To optimize the allocation of precious preventive care management resources and improve the outcomes for high-risk patients with COPD, we recently built the most accurate model to date to predict severe COPD exacerbations, which need inpatient stays or emergency department visits, in the following 12 months. Our model is a machine learning model. As is the case with most machine learning models, our model does not explain its predictions, forming a barrier for clinical use. Previously, we designed a method to automatically provide rule-type explanations for machine learning predictions and suggest tailored interventions with no loss of model performance. This method has been tested before for asthma outcome prediction but not for COPD outcome prediction. OBJECTIVE: This study aims to assess the generalizability of our automatic explanation method for predicting severe COPD exacerbations. METHODS: The patient cohort included all patients with COPD who visited the University of Washington Medicine facilities between 2011 and 2019. In a secondary analysis of 43,576 data instances, we used our formerly developed automatic explanation method to automatically explain our model's predictions and suggest tailored interventions. RESULTS: Our method explained the predictions for 97.1% (100/103) of the patients with COPD whom our model correctly predicted to have severe COPD exacerbations in the following 12 months and the predictions for 73.6% (134/182) of the patients with COPD who had ≥1 severe COPD exacerbation in the following 12 months. CONCLUSIONS: Our automatic explanation method worked well for predicting severe COPD exacerbations. After further improving our method, we hope to use it to facilitate future clinical use of our model. INTERNATIONAL REGISTERED REPORT IDENTIFIER (IRRID): RR2-10.2196/13783.
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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 | 0,006 | 0,030 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».