DOME:来自电子健康记录的方向性医疗嵌入向量DOME: Directional medical embedding vectors from Electronic Health Records

环球医讯 / AI与医疗健康来源:www.ornl.gov美国 - 英语2025-01-24 16:00:00 - 阅读时长2分钟 - 626字
本文介绍了一种名为DOME(DirectiOnal Medical Embedding)的新算法,该算法通过汇总患者级别的电子健康记录数据生成方向性医疗嵌入向量,从而改善疾病风险预测、药物-疾病关系推理及构建方向性知识图谱。
电子健康记录方向性医疗嵌入DOME算法摘要级EHR数据时间方向关系患者级别数据不对称共现矩阵PPMI矩阵联合矩阵分解语义嵌入方向性上下文嵌入疾病风险预测药物-疾病关系推理知识图谱疾病进展轨迹
DOME:来自电子健康记录的方向性医疗嵌入向量

动机:随着电子健康记录(EHR)系统的日益普及,这些系统为转化研究带来了巨大的潜力。近年来,表示学习技术的发展使得可以有效地大规模表示EHR概念及其知识图谱,从而赋能下游EHR研究。然而,大多数现有方法需要使用患者级别的数据进行训练,这限制了其利用多机构EHR数据扩展训练的能力。另一方面,仅需摘要级数据的可扩展方法无法结合概念之间的时序依赖关系。

方法:我们引入了一种直接性医疗嵌入(DOME)算法,用于编码医疗概念之间的时间方向关系,使用的是摘要级EHR数据。具体来说,DOME首先将患者级别的EHR数据聚合成一个不对称共现矩阵。然后计算两个正点互信息(PPMI)矩阵,分别编码医疗概念之间的成对先验和后验依赖关系。随后,在这两个PPMI矩阵上执行联合矩阵分解,从而为每个概念生成三个向量:一个语义嵌入和两个方向性上下文嵌入。它们共同提供了EHR概念之间时间关系的全面描述。

结果:我们通过三组验证研究突显了DOME的优势和转化潜力。首先,DOME在多种疾病的疾病风险预测中持续改进现有的无方向嵌入向量,例如在肺癌中实现了接收者操作特征曲线下面积(AUROC)相对提高了5.5%。其次,DOME在方向性药物-疾病关系推理方面表现出色,成功区分了药物副作用和适应症,相应地在最先进的方法上相对提高了AUROC 10.8%和6.6%。最后,DOME有效构建了方向性知识图谱,区分了疾病风险因素和并发症,从而揭示了疾病进展轨迹。源代码可在


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