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Enregistrement W4400419923 · doi:10.2196/57981

Combining Federated Machine Learning and Qualitative Methods to Investigate Novel Pediatric Asthma Subtypes: Protocol for a Mixed Methods Study

2024· article· en· W4400419923 sur OpenAlexvenueno aff
Jie Xu, Sankalp Talankar, Jinqian Pan, Ira Harmon, Yonghui Wu, David A. Fedele, Jennifer Brailsford, Jennifer N. Fishe

Notice bibliographique

RevueJMIR Research Protocols · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Heart, Lung, and Blood Institute
Mots-clésMachine learningComputer scienceArtificial intelligenceAsthmaProtocol (science)Data scienceMedicineAlternative medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Pediatric asthma is a heterogeneous disease; however, current characterizations of its subtypes are limited. Machine learning (ML) methods are well-suited for identifying subtypes. In particular, deep neural networks can learn patient representations by leveraging longitudinal information captured in electronic health records (EHRs) while considering future outcomes. However, the traditional approach for subtype analysis requires large amounts of EHR data, which may contain protected health information causing potential concerns regarding patient privacy. Federated learning is the key technology to address privacy concerns while preserving the accuracy and performance of ML algorithms. Federated learning could enable multisite development and implementation of ML algorithms to facilitate the translation of artificial intelligence into clinical practice. OBJECTIVE: The aim of this study is to develop a research protocol for implementation of federated ML across a large clinical research network to identify and discover pediatric asthma subtypes and their progression over time. METHODS: This mixed methods study uses data and clinicians from the OneFlorida+ clinical research network, which is a large regional network covering linked and longitudinal patient-level real-world data (RWD) of over 20 million patients from Florida, Georgia, and Alabama in the United States. To characterize the subtypes, we will use OneFlorida+ data from 2011 to 2023 and develop a research-grade pediatric asthma computable phenotype and clinical natural language processing pipeline to identify pediatric patients with asthma aged 2-18 years. We will then apply federated learning to characterize pediatric asthma subtypes and their temporal progression. Using the Promoting Action on Research Implementation in Health Services framework, we will conduct focus groups with practicing pediatric asthma clinicians within the OneFlorida+ network to investigate the clinical utility of the subtypes. With a user-centered design, we will create prototypes to visualize the subtypes in the EHR to best assist with the clinical management of children with asthma. RESULTS: OneFlorida+ data from 2011 to 2023 have been collected for 411,628 patients aged 2-18 years along with 11,156,148 clinical notes. We expect to complete the computable phenotyping within the first year of the project, followed by subtyping during the second and third years, and then will perform the focus groups and establish the user-centered design in the fourth and fifth years of the project. CONCLUSIONS: Pediatric asthma subtypes incorporating RWD from diverse populations could improve patient outcomes by moving the field closer to precision pediatric asthma care. Our privacy-preserving federated learning methodology and qualitative implementation work will address several challenges of applying ML to large, multicenter RWD data. INTERNATIONAL REGISTERED REPORT IDENTIFIER (IRRID): DERR1-10.2196/57981.

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)0,043
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche, Méta-épidémiologie (sens strict), Communication savante, Intégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Protocole · Signal consensuel: Protocole
Score de désaccord entre enseignants0,665
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0430,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,004
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0000,003
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 Opus0,463
Tête enseignante GPT0,687
Écart entre enseignants0,224 · 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'étudeAutre devis
Domainenon disponible
GenreProtocole

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations5
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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