MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4402592798 · doi:10.2196/60665

An Automatic and End-to-End System for Rare Disease Knowledge Graph Construction Based on Ontology-Enhanced Large Language Models: Development Study

2024· article· en· W4402592798 sur OpenAlexvenueno aff
Lang Cao, Jimeng Sun, Adam Cross

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBiomedical Text Mining and Ontologies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceInformation extractionNamed-entity recognitionRelationship extractionDomain knowledgeOntologyData scienceInformation retrievalData miningArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Rare diseases affect millions worldwide but sometimes face limited research focus individually due to low prevalence. Many rare diseases do not have specific International Classification of Diseases, Ninth Edition (ICD-9) and Tenth Edition (ICD-10), codes and therefore cannot be reliably extracted from granular fields like "Diagnosis" and "Problem List" entries, which complicates tasks that require identification of patients with these conditions, including clinical trial recruitment and research efforts. Recent advancements in large language models (LLMs) have shown promise in automating the extraction of medical information, offering the potential to improve medical research, diagnosis, and management. However, most LLMs lack professional medical knowledge, especially concerning specific rare diseases, and cannot effectively manage rare disease data in its various ontological forms, making it unsuitable for these tasks. Objective: Our aim is to create an end-to-end system called automated rare disease mining (AutoRD), which automates the extraction of rare disease-related information from medical text, focusing on entities and their relations to other medical concepts, such as signs and symptoms. AutoRD integrates up-to-date ontologies with other structured knowledge and demonstrates superior performance in rare disease extraction tasks. We conducted various experiments to evaluate AutoRD's performance, aiming to surpass common LLMs and traditional methods. Methods: AutoRD is a pipeline system that involves data preprocessing, entity extraction, relation extraction, entity calibration, and knowledge graph construction. We implemented this system using GPT-4 and medical knowledge graphs developed from the open-source Human Phenotype and Orphanet ontologies, using techniques such as chain-of-thought reasoning and prompt engineering. We quantitatively evaluated our system's performance in entity extraction, relation extraction, and knowledge graph construction. The experiment used the well-curated dataset RareDis2023, which contains medical literature focused on rare disease entities and their relations, making it an ideal dataset for training and testing our methodology. Results: On the RareDis2023 dataset, AutoRD achieved an overall entity extraction F1-score of 56.1% and a relation extraction F1-score of 38.6%, marking a 14.4% improvement over the baseline LLM. Notably, the F1-score for rare disease entity extraction reached 83.5%, indicating high precision and recall in identifying rare disease mentions. These results demonstrate the effectiveness of integrating LLMs with medical ontologies in extracting complex rare disease information. Conclusions: AutoRD is an automated end-to-end system for extracting rare disease information from text to build knowledge graphs, addressing critical limitations of existing LLMs by improving identification of these diseases and connecting them to related clinical features. This work underscores the significant potential of LLMs in transforming health care, particularly in the rare disease domain. By leveraging ontology-enhanced LLMs, AutoRD constructs a robust medical knowledge base that incorporates up-to-date rare disease information, facilitating improved identification of patients and resulting in more inclusive research and trial candidacy efforts.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,958
Score d'incertitude au seuil0,603

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,312
Écart entre enseignants0,298 · 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.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeAutre devis
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

Citations10
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueJMIR Medical InformaticsMême sujetBiomedical Text Mining and OntologiesTravaux en français237 207