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Große sprachliche multimodale Modelle zur Vorhersage von 5-Jahres-Kohorten für chronische Krankheiten unter Verwendung von EHR-Daten


Core Concepts
Die Studie präsentiert ein neuartiges Large Language Multimodal Models (LLMMs) Framework zur Vorhersage des Risikos für chronische Krankheiten durch die Integration von klinischen Notizen und Laborergebnissen.
Abstract
Die Studie untersucht die Verwendung von großen sprachlichen Modellen für die Vorhersage von chronischen Krankheiten, insbesondere Diabetes, basierend auf fünfjährigen elektronischen Gesundheitsakten (EHRs) aus einem taiwanesischen Krankenhaus. Das LLMMs-Framework kombiniert Texteinbettung und Aufmerksamkeitsschichten, um Laborwerte zu lernen und chronische Krankheitssemantik in einen latenten Raum zu integrieren. Durch die Kombination von klinischem BERT und PubMed-BERT mit Aufmerksamkeitsfusion erreichte die Studie eine Genauigkeit von 73% bei der Vorhersage von Diabetes. Die Umwandlung von Laborwerten in textuelle Beschreibungen führte zu einer Fläche unter der ROC-Kurve (AUROC) von 76%, was die Wirksamkeit der Nutzung numerischer Textdaten für das Training von Sprachmodellen zeigt. Die Studie verbessert die Genauigkeit der Frühdiagnose von Diabetes signifikant. Einleitung Chronische Krankheiten sind weltweit ein großes medizinisches Problem. Elektronische Gesundheitsakten (EHRs) spielen eine entscheidende Rolle bei der medizinischen Entscheidungsfindung. Methodik Das LLMMs-Framework integriert klinische Notizen und Laborergebnisse für die Krankheitsrisikovorhersage. Die Umwandlung von Laborwerten in Text ermöglicht effektiveres Lernen für Sprachmodelle. Experimente Die Kombination von klinischen Notizen und Laborwerten verbessert die Vorhersagegenauigkeit von Diabetes. Die Verwendung von Aufmerksamkeitsmodulen ermöglicht eine interpretierbare klinische Notiznutzung.
Stats
Wir sammelten fünf Jahre EHR-Daten mit 1.420.596 klinischen Notizen und 387.392 Laborergebnissen. Kombination von klinischem BERT und PubMed-BERT erreichte eine Genauigkeit von 73% bei der Diabetesvorhersage.
Quotes
"Unsere Methode kombinierte einen Texteinbettungsencoder und eine Mehrkopfaufmerksamkeitsschicht, um Laborwerte zu lernen." "Die Umwandlung von Laborwerten in textuelle Beschreibungen führte zu einer AUROC von 76%."

Deeper Inquiries

Wie könnte die Integration von multimodalen Daten die Vorhersage von anderen chronischen Krankheiten verbessern?

Die Integration von multimodalen Daten kann die Vorhersage von anderen chronischen Krankheiten verbessern, indem sie eine ganzheitlichere und umfassendere Sicht auf den Gesundheitszustand eines Patienten ermöglicht. Durch die Kombination von klinischen Notizen und Laborergebnissen können große sprachliche Modelle ein tieferes Verständnis für die individuelle Gesundheitssituation eines Patienten entwickeln. Dies ermöglicht eine präzisere Risikobewertung und Früherkennung von verschiedenen chronischen Krankheiten, da sowohl textuelle Informationen aus den klinischen Notizen als auch numerische Daten aus den Laborergebnissen berücksichtigt werden. Die multimodale Integration kann auch dazu beitragen, die diagnostische Genauigkeit zu verbessern, indem sie verschiedene Datenquellen kombiniert und komplexe Beziehungen zwischen den verschiedenen Parametern identifiziert.

Welche ethischen Überlegungen sind bei der Verwendung von großen sprachlichen Modellen in der medizinischen Diagnose zu berücksichtigen?

Bei der Verwendung von großen sprachlichen Modellen in der medizinischen Diagnose sind verschiedene ethische Überlegungen zu berücksichtigen. Zuallererst ist der Datenschutz ein zentraler Aspekt, da diese Modelle auf sensiblen Gesundheitsdaten basieren. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Daten anonymisiert und sicher gespeichert werden, um die Privatsphäre der Patienten zu schützen. Darüber hinaus müssen ethische Richtlinien eingehalten werden, um sicherzustellen, dass die Verwendung dieser Modelle transparent, fair und gerecht ist. Es ist wichtig, mögliche Vorurteile und Diskriminierungen in den Modellen zu identifizieren und zu adressieren, um eine gleichberechtigte Gesundheitsversorgung sicherzustellen. Zudem sollte die Verantwortung und Haftung bei der Verwendung dieser Modelle klar geregelt sein, um mögliche Risiken und Fehler zu minimieren.

Wie könnten Sprachmodelle in der Medizin zukünftig die Patientenversorgung revolutionieren?

Sprachmodelle haben das Potenzial, die Patientenversorgung in der Medizin auf vielfältige Weise zu revolutionieren. Durch ihre Fähigkeit, komplexe medizinische Daten zu verarbeiten und zu analysieren, können sie Ärzten und medizinischem Personal wertvolle Einblicke und Unterstützung bei der Diagnose und Behandlung von Patienten bieten. Sprachmodelle können dazu beitragen, medizinische Entscheidungen zu optimieren, indem sie evidenzbasierte Informationen liefern und bei der Interpretation von klinischen Daten unterstützen. Darüber hinaus können sie die Effizienz im Gesundheitswesen steigern, indem sie repetitive Aufgaben automatisieren und den Arbeitsablauf von medizinischem Personal verbessern. Durch die Integration von Sprachmodellen in die Patientenversorgung können auch die Patientenkommunikation und das Patientenmanagement verbessert werden, indem personalisierte Empfehlungen und Informationen bereitgestellt werden. Insgesamt könnten Sprachmodelle dazu beitragen, die Gesundheitsversorgung effektiver, präziser und zugänglicher zu gestalten.
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