Automated Radiology Report Labeling in Chest X-Ray Pathologies: Development and Evaluation of a Large Language Model Framework
Notice bibliographique
Résumé
Background: Labeling unstructured radiology reports is crucial for creating structured datasets that facilitate downstream tasks, such as training large-scale medical imaging models. Current approaches typically rely on Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT)-based methods or manual expert annotations, which have limitations in terms of scalability and performance. Objective: This study aimed to evaluate the effectiveness of a generative pretrained transformer (GPT)-based large language model (LLM) in labeling radiology reports, comparing it with 2 existing methods, CheXbert and CheXpert, on a large chest X-ray dataset (MIMIC Chest X-ray [MIMIC-CXR]). Methods: In this study, we introduce an LLM-based approach fine-tuned on expert-labeled radiology reports. Our model's performance was evaluated on 687 radiologist-labeled chest X-ray reports, comparing F1 scores across 14 thoracic pathologies. The performance of our LLM model was compared with the CheXbert and CheXpert models across positive, negative, and uncertainty extraction tasks. Paired t tests and Wilcoxon signed-rank tests were performed to evaluate the statistical significance of differences between model performances. Results: The GPT-based LLM model achieved an average F1 score of 0.9014 across all certainty levels, outperforming CheXpert (0.8864) and approaching CheXbert's performance (0.9047). For positive and negative certainty levels, our model scored 0.8708, surpassing CheXpert (0.8525) and closely matching CheXbert (0.8733). Statistically, paired t tests indicated no significant difference between our model and CheXbert (P=.35) but a significant improvement over CheXpert (P=.01). Wilcoxon signed-rank tests corroborated these findings, showing no significant difference between our model and CheXbert (P=.14) but confirming a significant difference with CheXpert (P=.005). The LLM also demonstrated superior performance for pathologies with longer and more complex descriptions, leveraging its extended context length. Conclusions: The GPT-based LLM model demonstrates competitive performance compared with CheXbert and outperforms CheXpert in radiology report labeling. These findings suggest that LLMs are a promising alternative to traditional BERT-based architectures for this task, offering enhanced context understanding and eliminating the need for extensive feature engineering. Furthermore, with large context length LLM-based models are better suited for this task as compared with the small context length of BERT based models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,002 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».