論文の概要: ProtoEHR: Hierarchical Prototype Learning for EHR-based Healthcare Predictions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.18313v1
• Date: Sat, 23 Aug 2025 16:42:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.517078
• Title: ProtoEHR: Hierarchical Prototype Learning for EHR-based Healthcare Predictions
• Title（参考訳）: ProtoEHR:EHRに基づくヘルスケア予測のための階層型プロトタイプ学習
• Authors: Zi Cai, Yu Liu, Zhiyao Luo, Tingting Zhu,
• Abstract要約: ProtoEHRは、EHRデータのリッチでマルチレベルの構造を利用して、医療予測を強化する、解釈可能な階層型プロトタイプ学習フレームワークである。 まず,大規模言語モデルを用いて医療コード間の意味的関係を抽出し,医用知識グラフを知識源として構築する。 次に,3段階にわたる文脈的表現をキャプチャする階層的表現学習フレームワークを設計し,各レベルにプロトタイプ情報を組み込んで,固有の類似性を捕捉し,一般化を改善する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.63303513347406
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Digital healthcare systems have enabled the collection of mass healthcare data in electronic healthcare records (EHRs), allowing artificial intelligence solutions for various healthcare prediction tasks. However, existing studies often focus on isolated components of EHR data, limiting their predictive performance and interpretability. To address this gap, we propose ProtoEHR, an interpretable hierarchical prototype learning framework that fully exploits the rich, multi-level structure of EHR data to enhance healthcare predictions. More specifically, ProtoEHR models relationships within and across three hierarchical levels of EHRs: medical codes, hospital visits, and patients. We first leverage large language models to extract semantic relationships among medical codes and construct a medical knowledge graph as the knowledge source. Building on this, we design a hierarchical representation learning framework that captures contextualized representations across three levels, while incorporating prototype information within each level to capture intrinsic similarities and improve generalization. To perform a comprehensive assessment, we evaluate ProtoEHR in two public datasets on five clinically significant tasks, including prediction of mortality, prediction of readmission, prediction of length of stay, drug recommendation, and prediction of phenotype. The results demonstrate the ability of ProtoEHR to make accurate, robust, and interpretable predictions compared to baselines in the literature. Furthermore, ProtoEHR offers interpretable insights on code, visit, and patient levels to aid in healthcare prediction.
• Abstract（参考訳）: デジタルヘルスケアシステムは、電子医療記録(EHR)に大量の医療データを収集することを可能にし、さまざまな医療予測タスクのための人工知能ソリューションを可能にした。 しかしながら、既存の研究は、しばしばEHRデータの独立したコンポーネントに焦点を当て、予測性能と解釈可能性を制限する。 このギャップに対処するため、我々は、EHRデータのリッチでマルチレベルな構造をフル活用し、医療予測を強化する、解釈可能な階層型プロトタイプ学習フレームワークであるProtoEHRを提案する。 より具体的には、ProtoEHRは、医療コード、病院訪問、患者の3つの階層レベルのEHR間の関係をモデル化する。 まず,大規模言語モデルを用いて医療コード間の意味的関係を抽出し,医用知識グラフを知識源として構築する。 これに基づいて,3段階にわたる文脈的表現をキャプチャする階層的表現学習フレームワークを設計し,各レベルにプロトタイプ情報を組み込んで本質的な類似性を捕捉し,一般化を改善する。 総合的な評価を行うため, 死亡予測, 寛解予測, 滞在期間予測, 薬物推奨, 表現型予測など, 臨床的に重要な5つの課題を2つの公開データセットで評価した。 その結果,ProtoEHRは文献のベースラインに比べて正確で頑健で解釈可能な予測を行うことができた。 さらに、ProtoEHRは、コード、訪問、患者レベルに関する解釈可能な洞察を提供して、医療予測を支援している。

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