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Enregistrement W4288766932 · doi:10.2196/38211

An Unsupervised Data-Driven Anomaly Detection Approach for Adverse Health Conditions in People Living With Dementia: Cohort Study

2022· article· en· W4288766932 sur OpenAlexvenueno aff
Nivedita Bijlani, Ramin Nilforooshan, Samaneh Kouchaki

Notice bibliographique

RevueJMIR Aging · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueContext-Aware Activity Recognition Systems
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAnomaly detectionDementiaOutlierComputer scienceUnivariateGeneralizability theoryMultivariate statisticsArtificial intelligenceData miningStatisticsMedicineMachine learningMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Sensor-based remote health monitoring can be used for the timely detection of health deterioration in people living with dementia with minimal impact on their day-to-day living. Anomaly detection approaches have been widely applied in various domains, including remote health monitoring. However, current approaches are challenged by noisy, multivariate data and low generalizability. OBJECTIVE: This study aims to develop an online, lightweight unsupervised learning-based approach to detect anomalies representing adverse health conditions using activity changes in people living with dementia. We demonstrated its effectiveness over state-of-the-art methods on a real-world data set of 9363 days collected from 15 participant households by the UK Dementia Research Institute between August 2019 and July 2021. Our approach was applied to household movement data to detect urinary tract infections (UTIs) and hospitalizations. METHODS: We propose and evaluate a solution based on Contextual Matrix Profile (CMP), an exact, ultrafast distance-based anomaly detection algorithm. Using daily aggregated household movement data collected via passive infrared sensors, we generated CMPs for location-wise sensor counts, duration, and change in hourly movement patterns for each patient. We computed a normalized anomaly score in 2 ways: by combining univariate CMPs and by developing a multidimensional CMP. The performance of our method was evaluated relative to Angle-Based Outlier Detection, Copula-Based Outlier Detection, and Lightweight Online Detector of Anomalies. We used the multidimensional CMP to discover and present the important features associated with adverse health conditions in people living with dementia. RESULTS: The multidimensional CMP yielded, on average, 84.3% recall with 32.1 alerts, or a 5.1% alert rate, offering the best balance of recall and relative precision compared with Copula-Based and Angle-Based Outlier Detection and Lightweight Online Detector of Anomalies when evaluated for UTI and hospitalization. Midnight to 6 AM bathroom activity was shown to be the most important cross-patient digital biomarker of anomalies indicative of UTI, contributing approximately 30% to the anomaly score. We also demonstrated how CMP-based anomaly scoring can be used for a cross-patient view of anomaly patterns. CONCLUSIONS: To the best of our knowledge, this is the first real-world study to adapt the CMP to continuous anomaly detection in a health care scenario. The CMP inherits the speed, accuracy, and simplicity of the Matrix Profile, providing configurability, the ability to denoise and detect patterns, and explainability to clinical practitioners. We addressed the need for anomaly scoring in multivariate time series health care data by developing the multidimensional CMP. With high sensitivity, a low alert rate, better overall performance than state-of-the-art methods, and the ability to discover digital biomarkers of anomalies, the CMP is a clinically meaningful unsupervised anomaly detection technique extensible to multimodal data for dementia and other health care scenarios.

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)0,004
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: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil0,040

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,036
Tête enseignante GPT0,305
Écart entre enseignants0,269 · 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'étudeObservationnel
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

Citations46
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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