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Enregistrement W4392191574 · doi:10.2196/52289

Mining Clinical Notes for Physical Rehabilitation Exercise Information: Natural Language Processing Algorithm Development and Validation Study

2024· article· en· W4392191574 sur OpenAlexvenueno aff
Sonish Sivarajkumar, Fengyi Gao, Parker Denny, Bayan Aldhahwani, Shyam Visweswaran, Allyn Bove, Yanshan Wang

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineHealth Professions
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Center for Advancing Translational Sciences
Mots-clésRehabilitationComputer sciencePhysical medicine and rehabilitationNatural language processingStroke (engine)Artificial intelligencePhysical therapyMachine learningMedicineEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background The rehabilitation of a patient who had a stroke requires precise, personalized treatment plans. Natural language processing (NLP) offers the potential to extract valuable exercise information from clinical notes, aiding in the development of more effective rehabilitation strategies. Objective This study aims to develop and evaluate a variety of NLP algorithms to extract and categorize physical rehabilitation exercise information from the clinical notes of patients who had a stroke treated at the University of Pittsburgh Medical Center. Methods A cohort of 13,605 patients diagnosed with stroke was identified, and their clinical notes containing rehabilitation therapy notes were retrieved. A comprehensive clinical ontology was created to represent various aspects of physical rehabilitation exercises. State-of-the-art NLP algorithms were then developed and compared, including rule-based, machine learning–based algorithms (support vector machine, logistic regression, gradient boosting, and AdaBoost) and large language model (LLM)–based algorithms (ChatGPT [OpenAI]). The study focused on key performance metrics, particularly F1-scores, to evaluate algorithm effectiveness. Results The analysis was conducted on a data set comprising 23,724 notes with detailed demographic and clinical characteristics. The rule-based NLP algorithm demonstrated superior performance in most areas, particularly in detecting the “Right Side” location with an F1-score of 0.975, outperforming gradient boosting by 0.063. Gradient boosting excelled in “Lower Extremity” location detection (F1-score: 0.978), surpassing rule-based NLP by 0.023. It also showed notable performance in the “Passive Range of Motion” detection with an F1-score of 0.970, a 0.032 improvement over rule-based NLP. The rule-based algorithm efficiently handled “Duration,” “Sets,” and “Reps” with F1-scores up to 0.65. LLM-based NLP, particularly ChatGPT with few-shot prompts, achieved high recall but generally lower precision and F1-scores. However, it notably excelled in “Backward Plane” motion detection, achieving an F1-score of 0.846, surpassing the rule-based algorithm’s 0.720. Conclusions The study successfully developed and evaluated multiple NLP algorithms, revealing the strengths and weaknesses of each in extracting physical rehabilitation exercise information from clinical notes. The detailed ontology and the robust performance of the rule-based and gradient boosting algorithms demonstrate significant potential for enhancing precision rehabilitation. These findings contribute to the ongoing efforts to integrate advanced NLP techniques into health care, moving toward predictive models that can recommend personalized rehabilitation treatments for optimal patient outcomes.

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)0,012
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,025
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,012
Score d'incertitude au seuil0,062

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0120,025
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,095
Tête enseignante GPT0,528
Écart entre enseignants0,433 · 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

Citations26
Publié2024
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Résumé présentoui

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