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Enregistrement W4409357119 · doi:10.2196/63157

A Machine Learning Approach for Identifying People With Neuroinfectious Diseases in Electronic Health Records: Algorithm Development and Validation

2025· article· en· W4409357119 sur OpenAlexvenueno aff
Arjun Singh, Shadi Sartipi, Haoqi Sun, Rebecca Milde, Niels Turley, Carson Quinn, G. Kyle Harrold, Rebecca L. Gillani, Sarah E. Turbett, Sudeshna Das, Sahar F. Zafar, Marta Fernandes, M. Brandon Westover, Shibani S. Mukerji

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute of Neurological Disorders and StrokeNational Institute of Mental HealthNational Heart, Lung, and Blood InstituteNational Institute on Aging
Mots-clésPreprintComputer scienceHealth recordsArtificial intelligenceAlgorithmElectronic health recordMachine learningHealth careWorld Wide Web

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Identifying neuroinfectious disease (NID) cases using International Classification of Diseases billing codes is often imprecise, while manual chart reviews are labor-intensive. Machine learning models can leverage unstructured electronic health records to detect subtle NID indicators, process large data volumes efficiently, and reduce misclassification. While accurate NID classification is needed for research and clinical decision support, using unstructured notes for this purpose remains underexplored. Objective: The objective of this study is to develop and validate a machine learning model to identify NIDs from unstructured patient notes. Methods: Clinical notes from patients who had undergone lumbar puncture were obtained using the electronic health record of an academic hospital network (Mass General Brigham [MGB]), with half associated with NID-related diagnostic codes. Ground truth was established by chart review with 6 NID-expert physicians. NID keywords were generated with regular expressions, and extracted texts were converted into bag-of-words representations using n-grams (n=1, 2, 3). Notes were randomly split into training (80%), 2400 notes out of 3000, and hold-out testing (20%), 600 notes out of 3000, sets. Feature selection was performed using logistic regression with L1 regularization. An extreme gradient boosting (XGBoost) model classified NID cases, and performance was evaluated using the area under the receiver operating curve (AUROC) and the precision-recall curve (AUPRC). The performance of the natural language processing (NLP) model was contrasted with the Llama 3.2 auto-regressive model on the MGB test set. The NLP model was additionally validated on external data from an independent hospital (Beth Israel Deaconess Medical Center [BIDMC]). Results: This study included 3000 patient notes from MGB from January 22, 2010, to September 21, 2023. Of 1284 initial n-gram features, 342 were selected, with the most significant features being "meningitis," "ventriculitis," and "meningoencephalitis." The XGBoost model achieved an AUROC of 0.98 (95% CI 0.96-0.99) and AUPRC of 0.89 (95% CI 0.83-0.94) on MGB test data. In comparison, NID identification using International Classification of Diseases billing codes showed high sensitivity (0.97) but poor specificity (0.59), overestimating NID cases. Llama 3.2 improved specificity (0.94) but had low sensitivity (0.64) and an AUROC of 0.80. In contrast, our NLP model balanced specificity (0.96) and sensitivity (0.84), outperforming both methods in accuracy and reliability on MGB data. When tested on external data from BIDMC, the NLP model maintained an AUROC of 0.98 (95% CI 0.96-0.99), with an AUPRC of 0.78 (95% CI 0.66-0.89). Conclusions: The NLP model accurately identifies NID cases from clinical notes. Validated across 2 independent hospital datasets, the model demonstrates feasibility for large-scale NID research and cohort generation. With further external validation, our results could be more generalizable to other institutions.

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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,984
Score d'incertitude au seuil0,530

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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