Generating synthetic clinical data that capture class imbalanced distributions with generative adversarial networks: Example using antiretroviral therapy for HIV
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Clinical data's confidential nature often limits the development of machine learning models in healthcare. Generative adversarial networks (GANs) can synthesise realistic datasets, but suffer from mode collapse, resulting in low diversity and bias towards majority demographics and common clinical practices. This work proposes an extension to the classic GAN framework that includes a variational autoencoder (VAE) and an external memory mechanism to overcome these limitations and generate synthetic data accurately describing imbalanced class distributions commonly found in clinical variables. METHODS: The proposed method generated a synthetic dataset related to antiretroviral therapy for human immunodeficiency virus (ART for HIV). We evaluated it based on five metrics: (1) accurately representing imbalanced class distribution; (2) the realism of the individual variables; (3) the realism among variables; (4) patient disclosure risk; and (5) the utility of the generated dataset for developing downstream machine learning models. RESULTS: The proposed method overcomes the issue of mode collapse and generates a synthetic dataset that accurately describes imbalanced class distributions commonly found in clinical variables. The generated data has a patient disclosure risk of 0.095%, lower than the 9% threshold stated by Health Canada and the European Medicines Agency, making it suitable for distribution to the research community with high security. The generated data also has high utility, indicating the potential of the proposed method to enable the development of downstream machine learning algorithms for healthcare applications using synthetic data. CONCLUSION: Our proposed extension to the classic GAN framework, which includes a VAE and an external memory mechanism, represents a promising approach towards generating synthetic data that accurately describe imbalanced class distributions commonly found in clinical variables. This method overcomes the limitations of GANs and creates more realistic datasets with higher patient cohort diversity, facilitating the development of downstream machine learning algorithms for healthcare applications.
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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 | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».