Deep Learning Models to Screen Electronic Health Records for Breast and Colorectal Cancer Progression: Performance Evaluation Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Cancer progression is an important outcome in cancer research. However, it is frequently documented only in electronic health records (EHRs) as unstructured text, which requires lengthy and costly chart reviews to extract for retrospective studies. OBJECTIVE: This study aimed to evaluate the performance of 3 deep learning language models in determining breast and colorectal cancer progression in EHRs. METHODS: EHRs for individuals diagnosed with stage 4 breast or colorectal cancer between 2004 and 2020 in Manitoba, Canada, were extracted. A chart review was conducted to identify cancer progression in each EHR. Data were analyzed with pretrained deep learning language models (Bio+ClinicalBERT, Clinical-BigBird, and Clinical-Longformer). Sensitivity, positive predictive value, area under the curve, and scaled Brier scores were used to evaluate performance. Influential tokens were identified by removing and adding tokens to EHRs and examining changes in predicted probabilities. RESULTS: Clinical-BigBird and Clinical-Longformer models for breast and colorectal cancer cohorts demonstrated higher accuracy than the Bio+ClinicalBERT models (scaled Brier scores for breast cancer models: 0.70-0.79 vs 0.49-0.71; scaled Brier scores for colorectal cancer models: 0.61-0.65 vs 0.49-0.61). The same models also demonstrated higher sensitivity (breast cancer models: 86.6%-94.3% vs 76.6%-87.1%; colorectal cancer models: 73.1%-78.9% vs 62.8%-77.0%) and positive predictive value (breast cancer models: 77.9%-92.3% vs 80.6%-85.5%; colorectal cancer models: 81.6%-86.3% vs 72.9%-82.9%) compared to Bio+ClinicalBERT models. All models could remove more than 84% of charts from the chart review process. The most influential token was the word progression, which was influenced by the presence of other tokens and its position within an EHR. CONCLUSIONS: The deep learning language models could help identify breast and colorectal cancer progression in EHRs and remove most charts from the chart review process. A limited number of tokens may influence model predictions. Improvements in model performance could be obtained by increasing the training dataset size and analyzing EHRs at the sentence level rather than at the EHR level.
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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 | 0,006 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».