論文の概要: TA-RNN-Medical-Hybrid: A Time-Aware and Interpretable Framework for Mortality Risk Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.08278v1
- Date: Mon, 09 Mar 2026 11:49:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-10 15:13:15.891783
- Title: TA-RNN-Medical-Hybrid: A Time-Aware and Interpretable Framework for Mortality Risk Prediction
- Title(参考訳): TA-RNNメディカル・ハイブリッド : 死亡リスク予測のための時間認識・解釈可能なフレームワーク
- Authors: Zahra Jafari, Azadeh Zamanifar, Amirfarhad Farhadi,
- Abstract要約: 提案フレームワークは,予測精度と臨床解釈可能性のギャップを埋めるものである。
これは、確立した医療知識に沿った臨床的に有意義な説明を提供する。
提案するフレームワークは,大規模ICU意思決定支援システムに対して,スケーラブルで透過的なソリューションを提供する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.9558392439655014
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurate and interpretable mortality risk prediction in intensive care units (ICUs) remains a critical challenge due to the irregular temporal structure of electronic health records (EHRs), the complexity of longitudinal disease trajectories, and the lack of clinically grounded explanations in many data-driven models. To address these challenges, we propose \textit{TA-RNN-Medical-Hybrid}, a time-aware and knowledge-enriched deep learning framework that jointly models longitudinal clinical sequences and irregular temporal dynamics through explicit continuous-time encoding, along with standardized medical concept representations. The proposed framework extends time-aware recurrent modeling by integrating explicit continuous-time embeddings that operate independently of visit indexing, SNOMED-based disease representations, and a hierarchical dual-level attention mechanism that captures both visit-level temporal importance and feature/concept-level clinical relevance. This design enables accurate mortality risk estimation while providing transparent and clinically meaningful explanations aligned with established medical knowledge. We evaluate the proposed approach on the MIMIC-III critical care dataset and compare it against strong time-aware and sequential baselines. Experimental results demonstrate that TA-RNN-Medical-Hybrid consistently improves predictive performance in terms of AUC, accuracy, and recall-oriented F$_2$-score. Moreover, qualitative analysis shows that the model effectively decomposes mortality risk across time and clinical concepts, yielding interpretable insights into disease severity, chronicity, and temporal progression. Overall, the proposed framework bridges the gap between predictive accuracy and clinical interpretability, offering a scalable and transparent solution for high-stakes ICU decision support systems.
- Abstract(参考訳): 集中治療単位(ICUs)の正確な死亡リスク予測は、電子健康記録(EHRs)の不規則な時間構造、縦断性疾患の軌跡の複雑化、多くのデータ駆動モデルにおける臨床的根拠の欠如など、依然として重要な課題である。
これらの課題に対処するために,時間認識と知識に富んだ深層学習フレームワークである‘textit{TA-RNN-Medical-Hybrid} を提案する。
提案フレームワークは,訪問索引付けとSNOMEDに基づく病的表現と,訪問レベルの時間的重要性と特徴/概念的臨床関連性の両方を捉える階層的な2段階の注意機構とを独立に運用する明示的な連続的な連続的埋め込みを統合することで,時間認識の反復モデリングを拡張する。
この設計は、確立した医療知識に沿った透明で臨床的に有意義な説明を提供しながら、正確な死亡リスク推定を可能にする。
提案手法をMIMIC-IIIクリティカルケアデータセットで評価し,強い時間認識とシーケンシャルベースラインと比較した。
実験結果から,TA-RNN-Medical-HybridはAUC,精度,リコール指向F$_2$-scoreの予測性能を一貫して向上することが示された。
さらに、定性的分析により、モデルは時間と臨床的概念をまたいだ死亡リスクを効果的に分解し、疾患の重症度、慢性性、時間的進行に関する解釈可能な洞察をもたらすことが示された。
提案するフレームワークは全体として,予測精度と臨床解釈可能性のギャップを埋め,高速ICU意思決定支援システムのためのスケーラブルで透明なソリューションを提供する。
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