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Enregistrement W4416222200 · doi:10.2196/76659

Estimating 10-Year Cardiovascular Disease Risk in Primary Prevention Using UK Electronic Health Records and a Hybrid Multitask BERT Model: Retrospective Cohort Study

2025· article· en· W4416222200 sur OpenAlexvenueno aff
Tianyi Liu, Lei Lü, Yanzhong Wang, Andrew J. Krentz, Vasa Ćurčin

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésRetrospective cohort studyHealth recordsPrimary carePrimary preventionDiseaseRisk stratificationMEDLINECohort studyCohort

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Cardiovascular disease (CVD) remains a leading cause of preventable morbidity and mortality, highlighting the need for early risk stratification in primary prevention. Traditional Cox models assume proportional hazards and linear effects, limiting flexibility. While machine learning offers greater expressiveness, many models rely solely on structured data and overlook time-to-event (TTE) information. Integrating structured and textual representations may enhance prediction and support equitable assessment across clinical subgroups. Objective: This study aims to develop a hybrid multitask deep learning model (MT-BERT [multitask Bidirectional Encoder Representations from Transformers]) integrating structured and textual features from electronic health records (EHRs) to predict 10-year CVD risk, enhancing individualized stratification and supporting equitable assessment across diverse demographic groups. Methods: We used data from Clinical Practice Research Datalink (CPRD) Aurum comprising 469,496 patients aged 40-85 years to develop MT-BERT for 10-year CVD risk prediction. Structured EHR variables and their corresponding textual representations were jointly encoded using a multilayer perceptron and a distilled version of the BERT model (DistilBERT), respectively. A fusion layer and stacked multihead attention modules enabled cross-modal interaction modeling. The model generated both binary classification outputs and TTE risk scores, optimized using a custom FocalCoxLoss function with uncertainty-based weighting. Prediction targets encompassed composite and individual CVD outcomes. Model performance was evaluated using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC), concordance index, and Brier score, with subgroup analyses by ethnicity and deprivation, and heterogeneity assessed using Higgins I² and Cochran Q statistics. Generalizability was assessed via external validation in a held-out London cohort. Results: The MT-BERT model yielded AUROC values of 0.744 (95% CI 0.738-0.749) in males and 0.782 (95% CI 0.768-0.796) in females on the test set (n=711,052), and 0.736 (95% CI 0.729-0.741) and 0.775 (95% CI 0.768-0.780), respectively in "spatial external" validation (n=144,370). Brier scores were 0.130 in males and 0.091 in females. Individuals classified as high-risk (≥40% risk in males and ≥34% in females) demonstrated significantly reduced 10-year event-free survival relative to lower-risk individuals (log-rank P<.001). Model performance was consistently higher in females across all metrics. Subgroup analyses revealed substantial heterogeneity across ethnicity and deprivation (I²>70%), especially among males, with lower AUROC in South Asian and Black ethnic groups. These findings reflect variation in model performance across demographic groups while supporting its applicability to large-scale CVD risk stratification. Conclusions: The proposed hybrid MT-BERT model predicts 10-year CVD risk for primary prevention by integrating structured variables and unstructured clinical text from EHRs. Its multitask design facilitates both individualized risk stratification and TTE estimation. While performance was modestly reduced in deprived and minority ethnic subgroups, these findings provide preliminary support for advancing equity-aware, data-driven prevention strategies in increasingly diverse health care settings.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,763
Score d'incertitude au seuil0,834

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,001
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 Opus0,011
Tête enseignante GPT0,318
Écart entre enseignants0,307 · 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'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations0
Publié2025
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