讓機器「讀懂」放射學報告

2021-09-11 12:02:25 字數 2235 閱讀 8751

摘要: 利用基於規則的nlp系統讓機器"讀懂"放射學報告,準確率比基於機器學習的nlp系統要高。

在qure,我們建立了深度學習模型來檢測放射影像中的異常。這些模型需要大量的標記資料來學習診斷異常。因此,我們從醫院和門診放射中心收集了乙個大型資料集。這些資料集包含相關的臨床放射學報告。

目前,當我們訓練深度學習演算法以識別放射學影象的異常情況時,我們使用放射科的醫師報告作為最佳標準。這是目前最好的方式,因為這可以提供以百萬計的影象以實現高精度的分類演算法。

這些報告通常以自由格式文字而不是結構化格式編寫。所以,為了從這些非結構化報告中自動提取結果,我們設計了乙個基於規則的自然語言處理(nlp)系統。如下所示:

這是一篇簡短的放射學報告,從中我們可以提取如下結果:

為什麼是基於規則的nlp系統?

基於規則的nlp系統可以解析無組織內容並對其進行組織。另一方面,基於機器學習(ml)的nlp系統則在大型資料集上訓練時自動生成規則。

與基於ml的方法相比,基於規則的nlp系統具有多重優勢:

1.臨床知識可以手動合併到基於規則的nlp系統中。然而,在基於ml的nlp系統中捕獲這些知識,需要大量的注釋。

2.基於ml的nlp系統自動生成的規則難以解釋。

3.基於規則的nlp系統可以容易地新增或修改,以適應系統中新目標的發現。4.以往的臨床報告分析報告表明,基於ml的nlp系統的結果不如基於規則的nlp系統。

基於規則的nlp開發

由於從多個中心收集了報告,因此有多個報告標準。因此,我們在手動讀取大量報告後構建了一組規則來捕獲這些變化。其中,我舉兩種常見的規則型別例子:

1.發現檢測

在報告中,同樣的發現可以用幾種不同的格式來記錄,這些包括同義詞的定義。例如,blunted cp angle可以通過以下任一方式表示:

1.cp angle is obliterated

2.hazy costophrenic angles

3.obscured cp angle

4.effusion/thickening

我們收集了可用於報告調查結果的所有措辭,並為每項調查結果制定了一條規則。以下是blunted cp angle的規則。

((angle & (blunt | obscur | oblitera | haz | opaci)) | (effusio & thicken))

如果在乙個句子中有angle 、blunted、effusion和thickening 或其同義詞,則該句子將滿足這個規則。

另外,研究結果可以有乙個層次結構。例如,如有任何像edema, groundglass, consolidation等其他近似blunted cp angle的病理情況都可以被認為滿足規則。因此,我們還建立了乙個關於處理這個層次結構的規則。

2.否定檢測

上述規則用於檢測報告中的發現。但這些不足以理解報告。例如,考慮以下句子:

1. intracerebral hemorrhage is absent.

2. contusions are ruled out.

3. no evidence of intracranial hemorrhages in the brain.

雖然intracerebral hemorrhage, contusion 和intracranial hemorrhage等詞語都是在上述句子中提到的。但是它們是不確定的,實際上應該不滿足上述我們提到的規則,可是由於存在相應的關鍵字,會造成干擾。因此,除了發現之外,我們還需要否定一些句子。

我們手動讀取幾個表示否定的句子,並根據它們的結構對這些句子進行分組。檢測否定的規則是基於這些句子建立的。其中乙個如下所示:

我們可以看到上述例子的第一句和第二句與這條規則相符,因此我們可以推斷出這些句子是否定的。

intracerebral hemorrhage is absent ⟶ intracerebral hemorrhage negative.

contusions are ruled out ⟶ contusion negative.

結果:我們在乙個資料集上測試了我們的演算法, 其中包含1878份頭部 ct 掃瞄的臨床放射學報告。我們手動閱讀所有的報告用來創造最佳標準。我們用靈敏度和特異性作為評價指標。所得結果如下表所示。

在本文中,作者使用基於ml的nlp模型來提取頭部ct臨床放射學報告的結果。他們報告的平均敏感度和平均特異度分別為0.9025和0.9172。在評估的目標結果相同的情況下,我們使用基於規則的nlp演算法,報告的平均敏感度和平均特異度分別為0.9841和0.9956。因此,我們可以總結基於規則的nlp演算法在臨床報告上比基於ml的nlp演算法表現更好。

讓機器「讀懂」放射學報告

摘要 利用基於規則的nlp系統讓機器 讀懂 放射學報告,準確率比基於機器學習的nlp系統要高。在qure,我們建立了深度學習模型來檢測放射影像中的異常。這些模型需要大量的標記資料來學習診斷異常。因此,我們從醫院和門診放射中心收集了乙個大型資料集。這些資料集包含相關的臨床放射學報告。目前,當我們訓練深...

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