GENERATIVNA AI ZA DESETOGODIŠNJE PREDVIĐANJE MULTIMORBIDITETA: METODOLOŠKA STUDIJA ZASNOVANA NA JAVNO DOSTUPNIM I SINTETIČKIM PODACIMA
Sažetak
Uvod/Cilj:Cilj rada je da predstavi metodološki okvir za desetogodišnje predviđanje multimorbiditeta pomoću generativnog, sekvencijalnog modela zasnovanog na transformer arhitekturi, uz potpuno oslanjanje na javno dostupne i sintetičke podatke, bez obrade identifikabilnih podataka pacijenata.
Metode:Sprovedena je metodološka studija sa primarnom obukom i evaluacijom na Synthea sintetičkoj kohorti (≥100.000 zapisa), uz tehničke provere na MIMIC-III (de-identifikovani realni podaci intenzivne nege). Ishodi (≥1.000) su definisani mapiranjem ICD-10/ICD-10-CM kodova u PheCode kategorije. Model je transformer sa multitask izlazima (po jedan za svaki cilj) i vremenskim ugradnjama, sa evaluacijom diskriminacije (AUPRC, AUROC), kalibracije (Brier, intercept/nagib) i kliničke korisnosti (Decision Curve Analysis). Sprovedene su analize osetljivosti i osnovne provere pravičnosti (pol, starost).
Rezultati:Model je postigao najbolje rezultate u kardiometaboličkom i onkološkom domenu, umerene u respiratornim/bubrežnim, a skromnije u mentalnim/infektivnim ishodima. Kalibracija je bila dobra u srednjim opsezima rizika; DCA je pokazala pozitivnu neto korist u pragovima relevantnim za oportunistički skrining (≈5–15% desetogodišnjeg rizika). Analize osetljivosti potvrdile su stabilnost rang-performansi na promenama pragova retkosti i dužine istorije, bez dokaza o značajnom „label leakage”-u.
Zaključak:Prikazan je reproducibilan i etički prihvatljiv pristup dugoročnoj višebolećinskoj prognozi rizika koristeći generativni transformer na javnim/sintetičkim skupovima. Ovaj „barometar zdravlja“ može da podrži trijažu i personalizovanu prevenciju, uz preporuku obavezne eksterne validacije, lokalne re-kalibracije i nadzora pravičnosti pre kliničke primene.
Reference
2. Hippisley-Cox J, Coupland C, Brindle P. Development and validation of QRISK3 risk prediction algorithms. BMJ. 2017;357:j2099. Doi:10.1136/bmj.j2099
3. Li Y, Rao S, Solares JRA, et al. BEHRT: Transformer for Electronic Health Records. Sci Rep. 2020;10:7155. Doi:10.1038/s41598-020-62922-y
4. Sudlow C, Gallacher J, Allen N, et al. UK Biobank: An Open Access Resource… PLoS Med. 2015;12(3):e1001779. Doi:10.1371/journal.pmed.1001779
5. Johnson AEW, Pollard TJ, Shen L, et al. MIMIC-III, a freely accessible critical care database. Sci Data. 2016;3:160035. Doi:10.1038/sdata.2016.35
6. Walonoski J, Kramer M, Nichols J, et al. Synthea: generating synthetic patients and HER. J Am Med Inform Assoc. 2018;25(3):230-238. Doi:10.1093/jamia/ocx079
7. Bouderhem R. Shaping the future of AI in healthcare through ethics and governance. Humanit Soc Sci Commun. 2024;11:416. Doi:10.1057/s41599-024-02894-w
8. Collins GS, Moons KGM, Dhiman P, et al. TRIPOD+AI statement. BMJ. 2024;385:e078378. Doi:10.1136/bmj-2023-078378
9. Wu P, Gifford A, Meng X, et al. Mapping ICD-10 and ICD-10-CM Codes to Phecodes. JMIR Med Inform. 2019;7(4):e14325. Doi:10.2196/14325
10. Saito T, Rehmsmeier M. The Precision-Recall Plot Is More Informative than the ROC Plot... PLOS ONE. 2015;10(3):e0118432. Doi:10.1371/journal.pone.0118432
11. Richardson E, Trevizani R, Greenbaum JA, et al. The ROC curve accurately assesses unbalanced datasets. Patterns (NY). 2024;5(6):100994. Doi:10.1016/j.patter.2024.100994
12. Van Calster B, McLernon DJ, van Smeden M, et al. Calibration: the Achilles heel of predictive analytics. BMC Med. 2019;17:230. Doi:10.1186/s12916-019-1466-7
13. Vickers AJ, Elkin EB. Decision curve analysis. Med Decis Making. 2006;26(6):565-574 Doi:10.1177/0272989X06295361
14. Obermeyer Z, Powers B, Vogeli C, Mullainathan S. Dissecting racial bias in an algorithm used to manage the health of populations. Science. 2019;366(6464):447-453. Doi:10.1126/science.aax2342
15. Liu M, Cruz Rivera S, Moher D, et al. A translational perspective towards clinical AI fairness. NPJ Digit Med. 2023;6:172. Doi:10.1038/s41746-023-00918-4
16. Topol EJ. High-performance medicine: the convergence of human and artificial intelligence. Nat Med. 2019;25:44-56. Doi:10.1038/s41591-018-0300-7
