發(fā)布日期：2017-08-30
麻省理工學(xué)院的計算機(jī)科學(xué)和人工智能實驗室采用包括電子健康數(shù)據(jù)記錄等多種類型的醫(yī)療數(shù)據(jù)以預(yù)測醫(yī)療情況。兩個團(tuán)隊分別創(chuàng)建了“ICU 干預(yù)”和“EHR 模型遷移”機(jī)器學(xué)習(xí)方法，致力于改進(jìn)患者護(hù)理條件。 醫(yī)生經(jīng)常因需要察看各種圖表、測驗結(jié)果和其他指標(biāo)所困擾。想要在整合與監(jiān)測多個患者數(shù)據(jù)的同時做出實時治療決策是十分困難的，特別是當(dāng)醫(yī)院之間數(shù)據(jù)記錄不一致時，其所造成的挑戰(zhàn)就更大了。 麻省理工學(xué)院的計算機(jī)科學(xué)和人工智能實驗室（CSAIL）的研究人員在一則新的文章中探討了怎樣能利用電腦幫助醫(yī)生做出更好醫(yī)療決策。 其中，一個團(tuán)隊創(chuàng)建了一種名為“重癥監(jiān)護(hù)室干預(yù)（ICU Intervene）”的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，該方法需要大量的重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）數(shù)據(jù)，所需數(shù)據(jù)包括人的生命特征、實驗室數(shù)據(jù)、說明筆記、人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以確定不同癥狀需要何種治療方法。該系統(tǒng)使用“深度學(xué)習(xí)”技術(shù)進(jìn)行實時預(yù)測，從過去的 ICU 案例中學(xué)習(xí)，從而為重癥監(jiān)護(hù)提出建議，同時解釋做出這些決策的原因。 有關(guān) ICU 干預(yù)文章的主要作者 Harini Suresh 博士說：“該系統(tǒng)可能有助于在 ICU 中時刻待命的醫(yī)生，因為這是一個有著高壓力、高需求的環(huán)境。其目標(biāo)是利用醫(yī)療記錄中的數(shù)據(jù)來改善醫(yī)療條件并對可能出現(xiàn)的干預(yù)情況做出預(yù)測。” 另一個團(tuán)隊則開發(fā)出了“EHR 模型遷移”的方法，其對于處理來自不同 EHR 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，可以用于幫助應(yīng)用預(yù)測模型于電子健康記錄（EHR）系統(tǒng)。具體來說，使用該研究團(tuán)隊的這種方法，可以實現(xiàn)在一個 EHR 系統(tǒng)上訓(xùn)練得出死亡率數(shù)據(jù)和延長停留時間的預(yù)測模型，并將得出的模型遷移在另一個 EHR 系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)測。 ICU 干預(yù)由 Suresh 博士、Nathan Hunt、Alistair Johnson 博士后、Leo Anthony Celi 研究員、麻省理工學(xué)院教授 Peter Szolovits 和博士生 Marzyeh Ghassemi 共同開發(fā)，并于本月在波士頓醫(yī)療機(jī)器學(xué)習(xí)會議上首次提出。 EHR 模型轉(zhuǎn)移由 CSAIL 在讀博士生 Jen Gong 和 Tristan Naumann，以及 Szolovits 和電氣工程教授 John Guttag 共同研發(fā)。其在加拿大哈利法克斯的 ACM 知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘特別興趣小組上首次提出。 上述兩模型都使用了來自關(guān)鍵護(hù)理數(shù)據(jù)庫 MIMIC 的數(shù)據(jù)進(jìn)行了培訓(xùn)，其中的數(shù)據(jù)包括來自大約 40000 名重癥監(jiān)護(hù)病人的去標(biāo)識數(shù)據(jù)，并由麻省理工學(xué)院計算生理學(xué)實驗室開發(fā)。 重癥監(jiān)護(hù)室（ICU）干預(yù) 整合 ICU 數(shù)據(jù)對于預(yù)測患者健康結(jié)果過程的自動化而言至關(guān)重要。 Suresh 表示：“此前，臨床決策中的許多工作都關(guān)注于死亡率等結(jié)果上，而這項工作的出現(xiàn)則是預(yù)測可行的治療方法。此外，該系統(tǒng)能夠使用單一模型預(yù)測出多種結(jié)果。” ICU 干預(yù)專注于對五種關(guān)鍵措施以小時為單位進(jìn)行預(yù)測，措施涵蓋各種關(guān)鍵護(hù)理需求，如呼吸輔助、改善心血管功能、降低血壓、輸液治療。 每小時，系統(tǒng)從代表生命體征的數(shù)據(jù)以及臨床筆記和其他數(shù)據(jù)點(diǎn)中提取值。所有數(shù)據(jù)都用值表示，表示患者距平均值多遠(yuǎn)（然后評估進(jìn)一步治療）。 重要的是，ICU 干預(yù)可以對未來做出預(yù)測。例如，該模型可以預(yù)測 6 小時后患者是否需要呼吸機(jī)，而不僅僅只能預(yù)測出患者在 30 分鐘或 1 小時后需要使用呼吸機(jī)。該團(tuán)隊還專注于為模型的預(yù)測提供推理，為醫(yī)生提供更多的見解。 斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)副教授奈加姆·沙阿（Nigam Shah）說，“基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深層神經(jīng)預(yù)測模型往往因其機(jī)器的身份而受到批評，然而，這些作者高度準(zhǔn)確地預(yù)測了醫(yī)療干預(yù)的開始和結(jié)束，并且能夠?qū)嶋H證實其做出的預(yù)測的可解釋性。” 該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在預(yù)測干預(yù)措施方面優(yōu)于從前，并且特別擅長預(yù)測血管加壓素的需要，這是一種用于收緊血管并提高血壓的藥物。 將來，研究人員將努力改進(jìn) ICU 干預(yù)，以便能夠為患者提供更多個性化護(hù)理，并為決策提供更先進(jìn)的預(yù)測，例如為什么一個患者有可能逐漸減少類固醇，又或是為什么另一個患者可能需要進(jìn)行內(nèi)鏡檢查。 EHR 模型遷移 利用 ICU 數(shù)據(jù)的另一個重要考慮因素是其存儲方式以及當(dāng)存儲方法發(fā)生變化時可能出現(xiàn)的情況。現(xiàn)有的機(jī)器學(xué)習(xí)模型需要以一致的方式編碼數(shù)據(jù)，因此醫(yī)院經(jīng)常改變其 EHR 系統(tǒng)就可能會為數(shù)據(jù)分析和預(yù)測帶來重大問題。 這就是 EHR 模型遷移的用武之地。該方法適用于不同版本的 EHR 平臺，使用自然語言處理來識別跨系統(tǒng)編碼的臨床信息，然后將其映射到常見的臨床信息中（如“血壓”和“心率”）。 例如，一個 EHR 平臺中的病人可能正在轉(zhuǎn)換醫(yī)院，并需要將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲煌愋偷钠脚_。EHR 模型遷移旨在確保該模型能夠保持對患者情況的預(yù)測能力，例如患者長期停留，或是出現(xiàn)死亡的可能性。 Shah 說：“用于醫(yī)療治療的機(jī)器學(xué)習(xí)模型往往有著系統(tǒng)外部效度低下、站點(diǎn)之間的便攜性差的缺點(diǎn)。而這些作者卻設(shè)計了一個精妙的策略，即在醫(yī)學(xué)本體中使用已掌握的知識，從而在兩個網(wǎng)站之間得出共同承認(rèn)的表達(dá)，其能夠幫助模型在一網(wǎng)站上經(jīng)過訓(xùn)練后能在另一個網(wǎng)站上表現(xiàn)良好。能夠看到這樣創(chuàng)造性地使用編碼醫(yī)學(xué)知識來增強(qiáng)預(yù)測模型的可移植性，我很興奮。“ 利用 EHR 模型遷移，該團(tuán)隊測試了其模型對兩種結(jié)果的預(yù)測能力：死亡率和長期住院需求。他們在一個 EHR 平臺上對模型進(jìn)行了訓(xùn)練，然后在不同的平臺對其預(yù)測進(jìn)行了測試。發(fā)現(xiàn) EHR 模型遷移優(yōu)于普通方法，并且與單獨(dú)使用 EHR 特異性事件相比，EHR 預(yù)測模型能夠更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移。 未來，EHR 模型遷移小組計劃對其他醫(yī)院和護(hù)理機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)和 EHR 系統(tǒng)進(jìn)行評估。 本文來自于 MIT News，由億歐編譯，編譯作者曾朵。
來源：億歐
