Application of Large Language Models in Complex Clinical Cases: Cross-Sectional Evaluation Study
Notice bibliographique
Résumé
Background: Large language models (LLMs) have made significant advancements in natural language processing (NLP) and are gradually showing potential for application in the medical field. However, LLMs still face challenges in medicine. Objective: This study aims to evaluate the efficiency, accuracy, and cost of LLMs in handling complex medical cases and to assess their potential and applicability as tools for clinical decision support. Methods: We selected cases from the database of the Department of Cardiothoracic Surgery, the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University (2021-2024), and conducted a multidimensional preliminary evaluation of the latest LLMs in clinical decision-making for complex cases. The evaluation included measuring the time taken for the LLMs to generate decision recommendations, Likert scores, and calculating decision costs to assess the execution efficiency, accuracy, and cost-effectiveness of the models. Results: A total of 80 complex cases were included in this study, and the performance of multiple LLMs in clinical decision-making was evaluated. Experts required 33.60 minutes on average (95% CI 32.57-34.63), far longer than any LLM. GPTo1 (0.71, 95% CI 0.67-0.74), GPT4o (0.88, 95% CI 0.83-0.92), and Deepseek (0.94, 95% CI 0.90-0.96) all finished under a minute without statistical differences. Although Kimi, Gemini, LLaMa3-8B, and LLaMa3-70B took 1.02-3.20 minutes, they were still faster than experts. In terms of decision accuracy, Deepseek-R1 had the highest accuracy (mean Likert score=4.19), with no significant difference compared to GPTo1 (P=.699), and both performed significantly better than GPT4o, Kimi, Gemini, LLaMa3-70B, and LLaMa3-8B (P<.001). Deepseek-R1 and GPTo1 demonstrated the lowest hallucination rates-6/80 (8%) and 5/80 (6%), respectively-significantly outperforming GPT-4o (7/80, 9%), Kimi (10/80, 12%), and the Gemini and LLaMa3 models, which exhibited substantially higher rates ranging from 13/80 (16%) to 25/80 (31%). Regarding decision costs, all LLMs showed significantly lower costs than the Multidisciplinary Team, with open-source models such as Deepseek-R1 offering a zero direct cost advantage. Conclusions: GPTo1 and Deepseek-R1 show strong clinical potential, boosting efficiency, maintaining accuracy, and reducing costs. GPT4o and Kimi performed moderately, indicating suitability for broader clinical tasks. Further research is needed to validate LLaMa3 series and Gemini in clinical decision.
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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 | 0,023 | 0,071 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».