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Enregistrement W4229455170 · doi:10.2196/38241

Predicting Postoperative Mortality With Deep Neural Networks and Natural Language Processing: Model Development and Validation

2022· article· en· W4229455170 sur OpenAlexvenueno aff
Pei‐Fu Chen, Li‐Chin Chen, Yow-Kuan Lin, Guo-Hung Li, Feipei Lai, Cheng-Wei Lü, Chi-Yu Yang, Kuan‐Chih Chen, Tzu‐Yu Lin

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesFar Eastern Memorial HospitalMinistry of Science and Technology, Taiwan
Mots-clésReceiver operating characteristicUnstructured dataMedicineArtificial neural networkArtificial intelligenceNatural language processingDeep learningText miningRecallComputer scienceMachine learningData miningBig dataPsychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Machine learning (ML) achieves better predictions of postoperative mortality than previous prediction tools. Free-text descriptions of the preoperative diagnosis and the planned procedure are available preoperatively. Because reading these descriptions helps anesthesiologists evaluate the risk of the surgery, we hypothesized that deep learning (DL) models with unstructured text could improve postoperative mortality prediction. However, it is challenging to extract meaningful concept embeddings from this unstructured clinical text. OBJECTIVE: This study aims to develop a fusion DL model containing structured and unstructured features to predict the in-hospital 30-day postoperative mortality before surgery. ML models for predicting postoperative mortality using preoperative data with or without free clinical text were assessed. METHODS: We retrospectively collected preoperative anesthesia assessments, surgical information, and discharge summaries of patients undergoing general and neuraxial anesthesia from electronic health records (EHRs) from 2016 to 2020. We first compared the deep neural network (DNN) with other models using the same input features to demonstrate effectiveness. Then, we combined the DNN model with bidirectional encoder representations from transformers (BERT) to extract information from clinical texts. The effects of adding text information on the model performance were compared using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) and the area under the precision-recall curve (AUPRC). Statistical significance was evaluated using P<.05. RESULTS: The final cohort contained 121,313 patients who underwent surgeries. A total of 1562 (1.29%) patients died within 30 days of surgery. Our BERT-DNN model achieved the highest AUROC (0.964, 95% CI 0.961-0.967) and AUPRC (0.336, 95% CI 0.276-0.402). The AUROC of the BERT-DNN was significantly higher compared to logistic regression (AUROC=0.952, 95% CI 0.949-0.955) and the American Society of Anesthesiologist Physical Status (ASAPS AUROC=0.892, 95% CI 0.887-0.896) but not significantly higher compared to the DNN (AUROC=0.959, 95% CI 0.956-0.962) and the random forest (AUROC=0.961, 95% CI 0.958-0.964). The AUPRC of the BERT-DNN was significantly higher compared to the DNN (AUPRC=0.319, 95% CI 0.260-0.384), the random forest (AUPRC=0.296, 95% CI 0.239-0.360), logistic regression (AUPRC=0.276, 95% CI 0.220-0.339), and the ASAPS (AUPRC=0.149, 95% CI 0.107-0.203). CONCLUSIONS: Our BERT-DNN model has an AUPRC significantly higher compared to previously proposed models using no text and an AUROC significantly higher compared to logistic regression and the ASAPS. This technique helps identify patients with higher risk from the surgical description text in EHRs.

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)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,018
Score d'incertitude au seuil0,037

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0060,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
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 Opus0,015
Tête enseignante GPT0,303
Écart entre enseignants0,288 · 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
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

Citations25
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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