患者ケアのためのEHR学習自動化の進展
患者データを分析して、より良い医療結果を得るためにテクノロジーを使う。
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目次
今日は、医療で学びを助けるためにテクノロジーを使うのがすごく大事だよ。これを実現する方法の一つが、電子健康記録(EHR)に集められた大量の患者データを見ることなんだ。こうすることで、患者の状態に関連するパターンをすぐに見つけることができる。これがあれば、医者は治療やケアを改善できるんだ。
EHR学習自動化って?
EHR学習自動化は、コンピュータシステムがEHRからデータを体系的に分析する仕組みだよ。目的は、患者ケアを改善するために役立つ情報を見つけること。これらのシステムが成長し進化することで、医療の提供方法を大幅に向上させる可能性があるんだ。
学習健康システムを作る
以前の研究では、ミシガン放射線腫瘍学分析リソース(MROAR)というシステムが作られたよ。このシステムは、EHRや放射線治療計画など、さまざまな健康情報源からデータを収集して整理するんだ。ここでの目的は、集めたデータからコンピュータが学びやすくすることなんだ。
この大きなデータプールから良い結果を得るために、標準的なプロセスを日常的な臨床業務に統合したんだ。これにより、医療従事者が入力するデータのエラーや欠損情報を減らすことができる。データ収集をランダムに集めるだけでなく、定期的に有用なアイテムを生産する構造的な農場のように扱うことで、貴重な洞察を見つける可能性が高まるんだ。
AIを医療に活用する
このシステムは、データを理解するための人工知能(AI)を使ったアルゴリズムと組み合わせられているよ。このアルゴリズムは、特に治療後に救急室に行った場合、頭頸部癌の患者がどうなるかを予測するための重要な要素を探すんだ。
以前の手法を洗練させながら、チームは患者の結果を予測するのに役立つ要因を見つけて評価するために努力しているよ。この新しいアプローチは、従来の統計的手法と高度なAIを組み合わせて、患者の健康のより明確なイメージを作ろうとしているんだ。
重要な特徴を見つける
研究では、嚥下困難(ディスファジア)、口の乾燥(シェロストミア)、頭頸部癌患者の3年後の生存率という3つの主要な問題を見てるよ。チームはいろんな要因を調べて、どれがこれらの結果を予測できるかを見たんだ。
これには、首の特定の腺に対する放射線量の標準的な指標も含まれていたよ。時間をかけてデータを集めて、これらの要因がどのように変化して患者の健康にどう影響するか見てたんだ。
患者情報の分析
964人の患者が含まれてて、主に白人男性だったよ。集めたデータは、重要な健康特徴とそれらが悪い結果とどのように関連しているかを示していた。研究者たちは、データのパターンを理解するためにさまざまな統計計算を使ったんだ。
嚥下困難や口の乾燥、治療後3年以内に亡くなった患者の数を調べたよ。こういった点を調べることで、チームは医者に患者の注意すべきトレンドを知らせることを目指したんだ。
視覚データの役割
医者が見つけた関連性を理解するために、統計チャートや視覚的な補助ツールが作られたよ。視覚的な情報があれば、医療提供者がデータの明確なパターンを見やすくなるんだ。これが患者治療に関する情報に基づいた意思決定を助けたんだ。
AIモデルの訓練
チームは、統計手法と比較してどちらがより良い予測を提供するかをテストしたAIモデルを開発したよ。異なる方法でモデルを作って精度を確保したんだ。一部では、モデル結果を改善するために欠損した患者情報を補完したんだ。
目標は、AIが従来の方法と比べてどれだけ悪い結果を予測できるかを見ることだったんだ。その結果、AIと一貫した方法論を使うことで、予測が大きく改善されることが示されたよ。
患者の結果に影響を与える要因
研究では、いくつかの重要な要素が強調されたよ。たとえば、特定の腺への高い放射線量が嚥下困難の重要な予測因子だったんだ。興味深いことに、これらの高い放射線量はしばしば追跡されず、定期的なチェックにも含まれていなかったんだ。
分析では、特定の腺への放射線量を低く保つことで、患者が口の乾燥や嚥下困難を経験する可能性が低くなることが分かったよ。これから、ケアプランを見直してこれらの放射線量を管理する必要があるかもしれないね。
時間をかけた変化の追跡
数年間にわたってデータを集めていくうちに、特定の問題が少なくなってきたことが明らかになったんだ。たとえば、重度の嚥下困難の発生は、時間とともに減少してきたよ。これは、治療慣行の変化が患者の結果を良くしている可能性があることを示唆しているんだ。
生存率の監視
患者の生存率を調べたところ、喉の腫瘍の特定の体積が結果の重要な指標であることがわかったよ。腫瘍の体積が小さい患者は、3年を超えて生存する可能性が高かったんだ。この情報は、患者のリスクを評価する際に医者にとって重要になるかもしれないね。
継続的学習の重要性
これらの発見は、医療における継続的な学習の重要性を強調しているよ。実際の患者データに基づいて定期的に方法を更新することで、ケアがより効果的になるんだ。医療従事者は、患者情報を効率的に集めて分析できるツールを受け入れるべきだよ。
AIを使う上での課題
AIを医療に活用することで大きな利点がある一方で、課題もあるよ。データが時々不完全な場合があって、AIが明確な答えを出すのが難しいことがあるんだ。さらに、すべてのAIソリューションが従来の統計方法をすべてのケースで上回るわけではないんだ。
AIから最大限の効果を得るために、医療提供者はデータを一貫して入力し、標準化する必要があるよ。信頼できるデータ入力がなければ、自動分析の可能性は大幅に減少してしまうんだ。
患者ケアの未来
データとテクノロジーが継続的に成長することで、自動分析が医療の標準的な部分になる可能性が高いよ。目標は、患者ケアをよりパーソナライズして予測可能にすることなんだ。
高品質なデータを集めて効果的に分析することに焦点を当てることで、医療は劇的に改善されるかもしれない。この研究でのアプローチは、実践を向上させたい医療専門家にとってのガイドになるかもしれないね。
結論
EHRを通じて患者学習を自動化することは、医療の明るい未来を示しているよ。患者ケアに貢献する重要な要素を見つける手助けをし、結果的により良い治療結果につながるかもしれないんだ。テクノロジーが進化し続ける中で、医療提供者はこれらのツールを効果的に活用して、患者に最良のケアを提供する必要があるんだ。
タイトル: Data Farming to Table: Combined Use of a Learning Health System Infrastructure, Statistical Profiling, and Artificial Intelligence for Automating Toxicity and 3-year Survival for Quantified Predictive Feature Discovery from Real-World Data for Patients Having Head and Neck Cancers
概要: IntroductionClinicians iteratively adjust treatment approaches to improve outcomes but to date, automatable approaches for continuous learning of risk factors as these adjustments are made are lacking. We combined a large-scale comprehensive real-world Learning Health System infrastructure (LHSI), with automated statistical profiling, visualization, and artificial intelligence (AI) approach to test evidence-based discovery of clinical factors for three use cases: dysphagia, xerostomia, and 3-year survival for head and neck cancer patients. Our hypothesis was that the combination would enable automated discovery of prognostic features generating testable insights. MethodsRecords for 964 patients treated at a single instiution for head and neck cancers with conventional fractionation between 2017 and 2022 were used. Combined information on demographics, diagnosis and staging, social determinants of health measures, chemotherapy, radiation therapy dose volume histogram curves, and treatment details, laboratory values, and outcomes from the LHSI to winnow evidence for 485 candidate prognostic features. Univariate statistical profiling using benchmark resampling to detail confidence intervals for thresholds and metrics: area under the curve (AUC), sensitivity (SN), specificity (SP), F1, diagnostic odds ratio (DOR), p values for Wilcoxon Rank Sum (WRS), Kolmogorov-Smirnov (KS), and logistic fits of distributions detailed predictive evidence of individual features. Statistical profiling was used to benchmark, parsimonious XGBoost models were constructed with 10-fold cross validation using training (70%), validation (10%), and test (20%) sets. Probabilistic models utilizing statistical profiling logistic fits of distributions were used to benchmark XGBoost models. ResultsAutomated standardized analysis identified novel features and clinical thresholds. Validity of automated findings were affirmed with supporting literature benchmarks. Average incidence of dysphagia [≥]grade 3 within 1 year of treatment was low (11%). Xerostomia [≥] grade 2 (39% to 16%) and survival [≤] 3 years decreased (25% to 15%) over the time range. Standard planning constraints used limited contribution of those features:: Musc_Constrict_S: Mean[Gy] < 50, Glnd_Submand_High: Mean[Gy] [≤] 30, Glnd_Submand_Low: Mean[Gy] [≤] 10, Parotid_High: Mean[Gy] [≤] 24, Parotid_Low: Mean[Gy] [≤] 10 Additional prognostic features identified for dysphagia included Glnd_Submand_High:D1%[Gy] [≥] 71.1, Glnd_Submand_Low:D4%[Gy] [≥] 55.1, Musc_Constric_S:D10%[Gy] [≥] 56.5, GTV_Low:Mean[Gy] [≥] 71.3. Strongest grade 2 xerostomia feature was Glnd_Submand_Low: D15%[Gy] [≥] 45.2 with a logistic model quantifying a gradual rather than an abrupt increase in probability 13.5 + 0.18 (x-41.0 Gy). Strongest prognostic factors for lower likelihood of death by 3 years were GTV_High: Volume[cc] [≤] 21.1, GTV_Low: Volume[cc] [≤] 57.5, Baseline Neutrophil-Lymphocyte Ratio (NLR) [≤] 5.6, Monocyte-Lymphocyte Ratio (MLR) [≤]0.56, Platelet-Lymphocyte ratio (PLR) [≤] 202.5. All predictors had WRS and KS p values < 0.02. Statistical profiling enabled detailing gains of XGBoost models with respect to individual features. Time period reductions in distribution of GTV volumes correlated with reductions in death by 3 years. DiscussionConfirming our hypothesis, automated, standardized statistical profiling of a set of statistical metrics and visualizations supported detailing predictive strength and confidence intervals of individual features, benchmarking of subsequent AI models, and clinical assessment. Association of high dose values to submandibular gland volumes, highlighted relevance as surrogate measures for proximal un-contoured muscles including digastric muscles. Higher values of PLR, NLR, and MLR were associated with lower survival rates. Combined use of Learning Health System Infrastructure, Statistical Profiling and Artificial Intelligence provided a basis for faster, more efficient evidence-based continuous learning of risk factors and development of clinical trial testable hypothesis. Benchmarking AI models with simple probabilistic models provided a means of understanding when results are driven by general areas of overall risk vs. more complex interactions.
著者: Charles Mayo, S. Su, B. Rosen, E. Covington, Z. Zhang, T. Lawrence, R. Kudner, C. D. Fuller, K. Brock, J. Shah, M. Mierzwa
最終更新: 2023-10-25 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.10.24.23297349
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.10.24.23297349.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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