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Enregistrement W4404518274 · doi:10.2196/63020

Autonomous International Classification of Diseases Coding Using Pretrained Language Models and Advanced Prompt Learning Techniques: Evaluation of an Automated Analysis System Using Medical Text

2024· article· en· W4404518274 sur OpenAlexvenueno aff
Yan Zhuang, Xiuxing Li, Chao Liu, Wei Dong, Kunlun He

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPreprintComputer scienceCoding (social sciences)Natural language processingArtificial intelligenceWorld Wide Web

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Machine learning models can reduce the burden on doctors by converting medical records into International Classification of Diseases (ICD) codes in real time, thereby enhancing the efficiency of diagnosis and treatment. However, it faces challenges such as small datasets, diverse writing styles, unstructured records, and the need for semimanual preprocessing. Existing approaches, such as naive Bayes, Word2Vec, and convolutional neural networks, have limitations in handling missing values and understanding the context of medical texts, leading to a high error rate. We developed a fully automated pipeline based on the Key-bidirectional encoder representations from transformers (BERT) approach and large-scale medical records for continued pretraining, which effectively converts long free text into standard ICD codes. By adjusting parameter settings, such as mixed templates and soft verbalizers, the model can adapt flexibly to different requirements, enabling task-specific prompt learning. OBJECTIVE: This study aims to propose a prompt learning real-time framework based on pretrained language models that can automatically label long free-text data with ICD-10 codes for cardiovascular diseases without the need for semiautomatic preprocessing. METHODS: We integrated 4 components into our framework: a medical pretrained BERT, a keyword filtration BERT in a functional order, a fine-tuning phase, and task-specific prompt learning utilizing mixed templates and soft verbalizers. This framework was validated on a multicenter medical dataset for the automated ICD coding of 13 common cardiovascular diseases (584,969 records). Its performance was compared against robustly optimized BERT pretraining approach, extreme language network, and various BERT-based fine-tuning pipelines. Additionally, we evaluated the framework's performance under different prompt learning and fine-tuning settings. Furthermore, few-shot learning experiments were conducted to assess the feasibility and efficacy of our framework in scenarios involving small- to mid-sized datasets. RESULTS: Compared with traditional pretraining and fine-tuning pipelines, our approach achieved a higher micro-F1-score of 0.838 and a macro-area under the receiver operating characteristic curve (macro-AUC) of 0.958, which is 10% higher than other methods. Among different prompt learning setups, the combination of mixed templates and soft verbalizers yielded the best performance. Few-shot experiments showed that performance stabilized and the AUC peaked at 500 shots. CONCLUSIONS: These findings underscore the effectiveness and superior performance of prompt learning and fine-tuning for subtasks within pretrained language models in medical practice. Our real-time ICD coding pipeline efficiently converts detailed medical free text into standardized labels, offering promising applications in clinical decision-making. It can assist doctors unfamiliar with the ICD coding system in organizing medical record information, thereby accelerating the medical process and enhancing the efficiency of diagnosis and treatment.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,011
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 enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,011
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

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 Opus0,041
Tête enseignante GPT0,412
Écart entre enseignants0,371 · 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

Citations8
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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