論文の概要: Early Prediction of Causes (not Effects) in Healthcare by Long-Term Clinical Time Series Forecasting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03816v2
- Date: Mon, 26 Aug 2024 13:12:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-27 20:40:24.183729
- Title: Early Prediction of Causes (not Effects) in Healthcare by Long-Term Clinical Time Series Forecasting
- Title(参考訳): 長期臨床時系列予測による医療における原因(効果)の早期予測
- Authors: Michael Staniek, Marius Fracarolli, Michael Hagmann, Stefan Riezler,
- Abstract要約: 臨床変数の時系列予測(TSF)により原因を直接予測することを提案する。
モデルトレーニングは特定のラベルに依存しないため、予測されたデータはコンセンサスベースのラベルを予測するために使用できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 11.96384267146423
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Machine learning for early syndrome diagnosis aims to solve the intricate task of predicting a ground truth label that most often is the outcome (effect) of a medical consensus definition applied to observed clinical measurements (causes), given clinical measurements observed several hours before. Instead of focusing on the prediction of the future effect, we propose to directly predict the causes via time series forecasting (TSF) of clinical variables and determine the effect by applying the gold standard consensus definition to the forecasted values. This method has the invaluable advantage of being straightforwardly interpretable to clinical practitioners, and because model training does not rely on a particular label anymore, the forecasted data can be used to predict any consensus-based label. We exemplify our method by means of long-term TSF with Transformer models, with a focus on accurate prediction of sparse clinical variables involved in the SOFA-based Sepsis-3 definition and the new Simplified Acute Physiology Score (SAPS-II) definition. Our experiments are conducted on two datasets and show that contrary to recent proposals which advocate set function encoders for time series and direct multi-step decoders, best results are achieved by a combination of standard dense encoders with iterative multi-step decoders. The key for success of iterative multi-step decoding can be attributed to its ability to capture cross-variate dependencies and to a student forcing training strategy that teaches the model to rely on its own previous time step predictions for the next time step prediction.
- Abstract(参考訳): 早期症候群診断のための機械学習は、観測された臨床測定(原因)に適用される医学的コンセンサス定義の結果(効果)が、数時間前に観察された臨床測定から最も多いという、基礎的な真理ラベルを予測するという複雑なタスクを解決することを目的としている。
そこで本研究では,臨床変数の時系列予測(TSF)を通じて原因を直接予測し,ゴールド標準コンセンサス定義を予測値に適用することにより効果を決定することを提案する。
モデルトレーニングは特定のラベルに依存しないため、予測されたデータはコンセンサスに基づくラベルの予測に使用することができる。
本稿では,SOFAをベースとしたSepsis-3定義とSAPS-II(Simplified acute Physiology Score)定義に係わるスパース臨床変数の正確な予測に着目し,Transformerモデルを用いた長期的TSFを用いて本手法を実証する。
2つのデータセットを用いて実験を行い、時系列と直接多重ステップデコーダのセット関数エンコーダを提唱する最近の提案とは対照的に、標準密度エンコーダと反復多重ステップデコーダを組み合わせることで最良の結果が得られることを示した。
反復的多段階復号化の成功の鍵は、多変量依存関係をキャプチャする能力と、モデルに次のステップ予測のために独自のタイムステップ予測に依存するように教える学生の強制訓練戦略にある。
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