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Enregistrement W4405623317 · doi:10.2196/67056

Automated Pathologic TN Classification Prediction and Rationale Generation From Lung Cancer Surgical Pathology Reports Using a Large Language Model Fine-Tuned With Chain-of-Thought: Algorithm Development and Validation Study

2024· article· en· W4405623317 sur OpenAlexvenueno aff
Sanghwan Kim, Sowon Jang, Borham Kim, Leonard Sunwoo, Seok Kim, Jin-Haeng Chung, Sejin Nam, Hyeongmin Cho, Donghyoung Lee, Keehyuck Lee, Sooyoung Yoo

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesKorea Health Industry Development Institute
Mots-clésContext (archaeology)Computer scienceArtificial intelligenceMedicineLung cancerNatural language processingParsingMedical physicsPathologyMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Traditional rule-based natural language processing approaches in electronic health record systems are effective but are often time-consuming and prone to errors when handling unstructured data. This is primarily due to the substantial manual effort required to parse and extract information from diverse types of documentation. Recent advancements in large language model (LLM) technology have made it possible to automatically interpret medical context and support pathologic staging. However, existing LLMs encounter challenges in rapidly adapting to specialized guideline updates. In this study, we fine-tuned an LLM specifically for lung cancer pathologic staging, enabling it to incorporate the latest guidelines for pathologic TN classification. OBJECTIVE: This study aims to evaluate the performance of fine-tuned generative language models in automatically inferring pathologic TN classifications and extracting their rationale from lung cancer surgical pathology reports. By addressing the inefficiencies and extensive parsing efforts associated with rule-based methods, this approach seeks to enable rapid and accurate reclassification aligned with the latest cancer staging guidelines. METHODS: We conducted a comparative performance evaluation of 6 open-source LLMs for automated TN classification and rationale generation, using 3216 deidentified lung cancer surgical pathology reports based on the American Joint Committee on Cancer (AJCC) Cancer Staging Manual8th edition, collected from a tertiary hospital. The dataset was preprocessed by segmenting each report according to lesion location and morphological diagnosis. Performance was assessed using exact match ratio (EMR) and semantic match ratio (SMR) as evaluation metrics, which measure classification accuracy and the contextual alignment of the generated rationales, respectively. RESULTS: Among the 6 models, the Orca2_13b model achieved the highest performance with an EMR of 0.934 and an SMR of 0.864. The Orca2_7b model also demonstrated strong performance, recording an EMR of 0.914 and an SMR of 0.854. In contrast, the Llama2_7b model achieved an EMR of 0.864 and an SMR of 0.771, while the Llama2_13b model showed an EMR of 0.762 and an SMR of 0.690. The Mistral_7b and Llama3_8b models, on the other hand, showed lower performance, with EMRs of 0.572 and 0.489, and SMRs of 0.377 and 0.456, respectively. Overall, the Orca2 models consistently outperformed the others in both TN stage classification and rationale generation. CONCLUSIONS: The generative language model approach presented in this study has the potential to enhance and automate TN classification in complex cancer staging, supporting both clinical practice and oncology data curation. With additional fine-tuning based on cancer-specific guidelines, this approach can be effectively adapted to other cancer types.

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: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,972
Score d'incertitude au seuil0,429

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 Opus0,033
Tête enseignante GPT0,345
Écart entre enseignants0,313 · 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'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

Citations11
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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