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Enregistrement W4379260118 · doi:10.2196/45105

Identifying Risk Factors Associated With Lower Back Pain in Electronic Medical Record Free Text: Deep Learning Approach Using Clinical Note Annotations

2023· article· en· W4379260118 sur OpenAlexaffvenue
Aman Jaiswal, Alan Katz, Marcello Nesca, Evangelos Milios

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensUniversity of ManitobaManitoba HealthDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial intelligenceDeep learningComputer scienceMachine learningNatural language processingPopulationMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Lower back pain is a common weakening condition that affects a large population. It is a leading cause of disability and lost productivity, and the associated medical costs and lost wages place a substantial burden on individuals and society. Recent advances in artificial intelligence and natural language processing have opened new opportunities for the identification and management of risk factors for lower back pain. In this paper, we propose and train a deep learning model on a data set of clinical notes that have been annotated with relevant risk factors, and we evaluate the model's performance in identifying risk factors in new clinical notes. Objective: The primary objective is to develop a novel deep learning approach to detect risk factors for underlying disease in patients presenting with lower back pain in clinical encounter notes. The secondary objective is to propose solutions to potential challenges of using deep learning and natural language processing techniques for identifying risk factors in electronic medical record free text and make practical recommendations for future research in this area. Methods: We manually annotated clinical notes for the presence of six risk factors for severe underlying disease in patients presenting with lower back pain. Data were highly imbalanced, with only 12% (n=296) of the annotated notes having at least one risk factor. To address imbalanced data, a combination of semantic textual similarity and regular expressions was used to further capture notes for annotation. Further analysis was conducted to study the impact of downsampling, binary formulation of multi-label classification, and unsupervised pretraining on classification performance. Results: Of 2749 labeled clinical notes, 347 exhibited at least one risk factor, while 2402 exhibited none. The initial analysis shows that downsampling the training set to equalize the ratio of clinical notes with and without risk factors improved the macro-area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) by 2%. The Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT) model improved the macro-AUROC by 15% over the traditional machine learning baseline. In experiment 2, the proposed BERT-convolutional neural network (CNN) model for longer texts improved (4% macro-AUROC) over the BERT baseline, and the multitask models are more stable for minority classes. In experiment 3, domain adaptation of BERTCNN using masked language modeling improved the macro-AUROC by 2%. Conclusions: Primary care clinical notes are likely to require manipulation to perform meaningful free-text analysis. The application of BERT models for multi-label classification on downsampled annotated clinical notes is useful in detecting risk factors suggesting an indication for imaging for patients with lower back pain.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,013
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,021
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche, Méta-épidémiologie (sens strict), Intégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,948
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0130,021
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,003
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,052
Tête enseignante GPT0,372
Écart entre enseignants0,319 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

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

Citations4
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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