論文の概要: Patient Similarity Computation for Clinical Decision Support: An Efficient Use of Data Transformation, Combining Static and Time Series Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.07092v1
- Date: Sun, 08 Jun 2025 11:32:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-10 21:10:47.079411
- Title: Patient Similarity Computation for Clinical Decision Support: An Efficient Use of Data Transformation, Combining Static and Time Series Data
- Title(参考訳): 臨床診断支援のための患者類似性計算:静的データと時系列データを組み合わせたデータ変換の効率化
- Authors: Joydeb Kumar Sana, Mohammad M. Masud, M Sohel Rahman, M Saifur Rahman,
- Abstract要約: 患者類似度計算(PSC)は医療情報学の基本的な問題である。
本稿では,データ変換(DT)法に基づく分散患者類似度計算(DPSC)手法を提案する。
我々のDTベースのアプローチは、AUC、精度、F測定の点で、予測性能を最大11.4%、10.20%、12.6%向上させる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.9546075062932505
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Patient similarity computation (PSC) is a fundamental problem in healthcare informatics. The aim of the patient similarity computation is to measure the similarity among patients according to their historical clinical records, which helps to improve clinical decision support. This paper presents a novel distributed patient similarity computation (DPSC) technique based on data transformation (DT) methods, utilizing an effective combination of time series and static data. Time series data are sensor-collected patients' information, including metrics like heart rate, blood pressure, Oxygen saturation, respiration, etc. The static data are mainly patient background and demographic data, including age, weight, height, gender, etc. Static data has been used for clustering the patients. Before feeding the static data to the machine learning model adaptive Weight-of-Evidence (aWOE) and Z-score data transformation (DT) methods have been performed, which improve the prediction performances. In aWOE-based patient similarity models, sensitive patient information has been processed using aWOE which preserves the data privacy of the trained models. We used the Dynamic Time Warping (DTW) approach, which is robust and very popular, for time series similarity. However, DTW is not suitable for big data due to the significant computational run-time. To overcome this problem, distributed DTW computation is used in this study. For Coronary Artery Disease, our DT based approach boosts prediction performance by as much as 11.4%, 10.20%, and 12.6% in terms of AUC, accuracy, and F-measure, respectively. In the case of Congestive Heart Failure (CHF), our proposed method achieves performance enhancement up to 15.9%, 10.5%, and 21.9% for the same measures, respectively. The proposed method reduces the computation time by as high as 40%.
- Abstract(参考訳): 患者類似度計算(PSC)は医療情報学の基本的な問題である。
患者間の類似度計算の目的は,患者の臨床記録に基づいて患者間の類似度を測定することであり,臨床診断支援の改善に寄与する。
本稿では、時系列と静的データの効果的な組み合わせを利用して、データ変換(DT)法に基づく分散患者類似性計算(DPSC)手法を提案する。
時系列データは、心拍、血圧、酸素飽和、呼吸などの指標を含む、センサーによって収集された患者の情報である。
静的データは、主に年齢、体重、身長、性別など、患者の背景と人口統計データである。
静的データは患者のクラスタリングに使われてきた。
静的データを機械学習モデルに入力する前に、アダプティブウェイト・オブ・エビデンス(aWOE)とZスコアデータ変換(DT)法が実施され、予測性能が向上した。
aWOEベースの患者類似モデルでは、訓練されたモデルのデータのプライバシを保存するaWOEを使用して、センシティブな患者情報を処理している。
私たちは、時系列の類似性のために、堅牢で非常に人気のある動的時間ウォーピング(DTW)アプローチを使用しました。
しかし、DTWは大きな計算実行時間のため、ビッグデータには適さない。
この問題を解決するために,分散DTW計算を用いる。
冠動脈疾患では, DTをベースとしたアプローチにより, AUC, 精度, F測定値の最大11.4%, 10.20%, 12.6%の予測性能が向上する。
心不全(CHF)では, それぞれ15.9%, 10.5%, 21.9%に改善した。
提案手法は計算時間を最大40%削減する。
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