Applying machine learning to electronic health records : a study on two adverse events

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Henrique Dias Pereira dos
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
Texto Completo: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9643
Resumo: No ambiente hospitalar, a incidência de eventos adversos (EA) (incidentes imprevistos que causam danos aos pacientes) é a principal preocupação das equipes de gerenciamento de risco. Esta tese desenvolve experimentos para avaliar abordagens de aprendizado de máquina para identificar dois grandes eventos adversos em prontruários eletrônicos do paciente (PEP). O primeiro algoritmo foi criado para identificar eventos de queda em evoluções clínicas usando modelos de linguagem e redes neurais. Anotamos 1.402 sentenças em evoluções clínicas com eventos de queda para treinar um Classificador de Token (TkC) para detectar palavras dentro do contexto de quedas. O TkC foi capaz de identificar corretamente 85% das sentenças com eventos de queda. Para a avaliação de prescrições, construímos um algoritmo não-supervisionado com base em estrutura de grafos para classificar as prescrições fora-do-padrão. Em nossos experimentos, o algoritmo proposto, o DDC-Outlier, classificou corretamente 68% (Medida-F) dos medicamentos prescritos como subdoses e overdoses. Finalmente, para entender melhor o desempenho de nossa abordagem em um cenário do mundo real, implantamos um sistema de suporte à decisão para farmácia clínica em um hospital de 1.200 leitos. Todos os experimentos, códigos-fonte e conjuntos de dados anônimos estão disponíveis publicamente na página GitHub de nosso grupo de pesquisa.
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spelling Vieira, Renatahttp://lattes.cnpq.br/3339071169068613Santos, Henrique Dias Pereira dos2021-05-20T16:36:54Z2021-03-26http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9643No ambiente hospitalar, a incidência de eventos adversos (EA) (incidentes imprevistos que causam danos aos pacientes) é a principal preocupação das equipes de gerenciamento de risco. Esta tese desenvolve experimentos para avaliar abordagens de aprendizado de máquina para identificar dois grandes eventos adversos em prontruários eletrônicos do paciente (PEP). O primeiro algoritmo foi criado para identificar eventos de queda em evoluções clínicas usando modelos de linguagem e redes neurais. Anotamos 1.402 sentenças em evoluções clínicas com eventos de queda para treinar um Classificador de Token (TkC) para detectar palavras dentro do contexto de quedas. O TkC foi capaz de identificar corretamente 85% das sentenças com eventos de queda. Para a avaliação de prescrições, construímos um algoritmo não-supervisionado com base em estrutura de grafos para classificar as prescrições fora-do-padrão. Em nossos experimentos, o algoritmo proposto, o DDC-Outlier, classificou corretamente 68% (Medida-F) dos medicamentos prescritos como subdoses e overdoses. Finalmente, para entender melhor o desempenho de nossa abordagem em um cenário do mundo real, implantamos um sistema de suporte à decisão para farmácia clínica em um hospital de 1.200 leitos. Todos os experimentos, códigos-fonte e conjuntos de dados anônimos estão disponíveis publicamente na página GitHub de nosso grupo de pesquisa.In the hospital environment, the incidence of adverse events (AE) (unforeseen incidents that cause harm to patients) is the primary concern of risk management teams. The use of machine learning techniques could help healthcare professional to identify and mitigate adverse events.This thesis develops experiments to evaluate machine learning approaches to identify two major adverse events in electronic health records (EHR). The first algorithm was created to identify fall events in clinical notes using language models and neural networks. We annotated 1,402 clinical sentences with fall events to train a Token Classifier (TkC) to detect words within the context of falls. The TkC was able to correctly identify 85% of the sentences with fall events. For medication review, we built an unsupervised algorithm based on graph structure to rank outlier prescriptions. In our experiments, the proposed algorithm, the DDC-Outlier, correctly classified 68% (F-measure) of prescribed medications as underdoses and overdoses. Finally, to better understand the performance of our approach in a real-world scenario, we deployed a decision support system for clinical pharmacy in a 1,200-bed hospital. All experiments, source-codes, and the anonymized datasets are publicly available on the GitHub page of our research group.Submitted by PPG Ciência da Computação (ppgcc@pucrs.br) on 2021-05-11T15:14:52Z No. of bitstreams: 1 HENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf: 849566 bytes, checksum: a1515316f9153097abb9f77c55934179 (MD5)Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2021-05-20T16:26:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 HENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf: 849566 bytes, checksum: a1515316f9153097abb9f77c55934179 (MD5)Made available in DSpace on 2021-05-20T16:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf: 849566 bytes, checksum: a1515316f9153097abb9f77c55934179 (MD5) Previous issue date: 2021-03-26Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfhttp://tede2.pucrs.br:80/tede2/retrieve/180850/HENRIQUE%20DIAS%20PEREIRA%20DOS%20SANTOS_TES.pdf.jpgengPontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoPUCRSBrasilEscola PolitécnicaElectronic Health RecordsAdverse EventsMachine LearningSupervised LearningUnsupervised LearningProntuário Eletrônico do PacienteEventos AdversosAprendizado de MáquinaAprendizado SupervisionadoAprendizado Não-SupervisionadoCIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAOApplying machine learning to electronic health records : a study on two adverse eventsAplicando aprendizado de máquina à prontuários eletrônicos do paciente : um estudo em dois eventos adversosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTrabalho não apresenta restrição para publicação-4570527706994352458500500600-8620782570833253013590462550136975366info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RSTHUMBNAILHENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf.jpgHENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf.jpgimage/jpeg5691http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9643/4/HENRIQUE+DIAS+PEREIRA+DOS+SANTOS_TES.pdf.jpg1b8a4754dcfd49076d81a5762b8fdddfMD54TEXTHENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf.txtHENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdf.txttext/plain189594http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9643/3/HENRIQUE+DIAS+PEREIRA+DOS+SANTOS_TES.pdf.txt24ec9b1a8290e82464339595fb5b0d9bMD53ORIGINALHENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdfHENRIQUE DIAS PEREIRA DOS SANTOS_TES.pdfapplication/pdf849566http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9643/2/HENRIQUE+DIAS+PEREIRA+DOS+SANTOS_TES.pdfa1515316f9153097abb9f77c55934179MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8590http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/9643/1/license.txt220e11f2d3ba5354f917c7035aadef24MD51tede/96432021-05-20 20:00:17.751oai:tede2.pucrs.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2021-05-20T23:00:17Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
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