A Transfer Learning Approach to Correct the Temporal Performance Drift of Clinical Prediction Models: Retrospective Cohort Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Clinical prediction models suffer from performance drift as the patient population shifts over time. There is a great need for model updating approaches or modeling frameworks that can effectively use the old and new data. OBJECTIVE: Based on the paradigm of transfer learning, we aimed to develop a novel modeling framework that transfers old knowledge to the new environment for prediction tasks, and contributes to performance drift correction. METHODS: The proposed predictive modeling framework maintains a logistic regression-based stacking ensemble of 2 gradient boosting machine (GBM) models representing old and new knowledge learned from old and new data, respectively (referred to as transfer learning gradient boosting machine [TransferGBM]). The ensemble learning procedure can dynamically balance the old and new knowledge. Using 2010-2017 electronic health record data on a retrospective cohort of 141,696 patients, we validated TransferGBM for hospital-acquired acute kidney injury prediction. RESULTS: The baseline models (ie, transported models) that were trained on 2010 and 2011 data showed significant performance drift in the temporal validation with 2012-2017 data. Refitting these models using updated samples resulted in performance gains in nearly all cases. The proposed TransferGBM model succeeded in achieving uniformly better performance than the refitted models. CONCLUSIONS: Under the scenario of population shift, incorporating new knowledge while preserving old knowledge is essential for maintaining stable performance. Transfer learning combined with stacking ensemble learning can help achieve a balance of old and new knowledge in a flexible and adaptive way, even in the case of insufficient new data.
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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 | 0,035 | 0,052 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| 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 ».