AI-Powered Drug Classification and Indication Mapping for Pharmacoepidemiologic Studies: Prompt Development and Validation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Pharmacoepidemiologic studies, which promote rational drug use and improve health outcomes, often require Anatomical Therapeutic Chemical Classification System (ATC) drug classification within real-world data (RWD) sources. Existing classification tools are expensive, brittle, or have restrictive terms of service, and lack context that may inform classification itself. OBJECTIVE: This study sought to establish large language models (LLMs) as an assisting technology in the drug classification task. This included developing artificial intelligence prompts that reason about drugs using RWD and showing that the resulting accuracy, efficiency, and effectiveness are favorable to alternative methods. METHODS: A prompt was constructed to classify aspirin as either an analgesic or antithrombotic and evaluated within 12,294 anonymized daily dose strings from a polychronic population residing in the United States and Canada. The patients used a smart medication dispenser called "spencer" and consented to the use of their data for research. The LLM prompt requested that the best and next-best second-level ATC code be returned, and grading was performed on a 3-point scale. After success in a pilot sample of 20, an inference sample of 200 was taken without replacement. Finite population inference was carried out on the proportion of outputs receiving 1 of the top 2 grades. As a benchmark, Google's Programmable Search Engine was used to query the drug name plus "ATC code" followed by regex-based extraction of ATC codes. All imperfect results were reviewed. RESULTS: The population consisted of 12,294 daily dose strings from 86.26% (2908/3371) patients residing in Canada and 13.73% (463/3371) residing in the United States. A prompt using the chain-of-thought reasoning was able to distinguish between aspirin's analgesic versus antithrombotic therapeutic uses and performed well in the pilot sample. In the inferential sample, 87.5% (175/200) were graded as perfect, 5% (10/200) had a minor issue, and 7.5% (15/200) had a major issue. The estimate of the proportion of at least mostly correct classification was 92.5% (185/200, 80% CI 90.1%-94.9%). For the search-based algorithm, 82.5% (165/200) were deemed acceptable. The chain-of-thought reasoning was most helpful with supplements (eg, folic acid) when high doses indicated antianemic preparations. The problem formulation of daily dose inputs and multiple ATC outputs was sometimes incompatible with the drug (eg, pregabalin, calcitriol, and methotrexate). CONCLUSIONS: GPT-4o offers cost-effective drug classification from RWD without violating any terms of service. Using a chain-of-thought prompting technique, GPT-4o can reason about drug dosages that affect the class. The wide accessibility of LLMs gives every research team the ability to classify drugs at scale, a key prerequisite of pharmacoepidemiologic research.
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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 | 0,096 | 0,251 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,003 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,003 |
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 ».