英国生物银行标准化表型代码的目的与住院的患者有关，但对于许多在门诊环境中接受治疗的患者缺失但缺失。我们描述了一种表型识别方法，该方法为所有英国生物库参与者施加了表型代码。材料和方法POPDX（基于人群的客观表型通过深度推断）是双线性机器学习框架，用于同时估计1,538个表型代码的概率。我们从英国生物库中提取了392,246个人的表型和健康相关信息，以进行POPDX开发和评估。共有12,803个ICD-10患者的诊断代码被转换为1,538个Phecodes，作为黄金标准标签。对POPDX框架进行了评估，并将其与自动多型识别的其他可用方法进行了比较。结果POPDX可以预测训练中罕见甚至未观察到的表型。我们证明了22种疾病类别的自动多型识别及其在识别与每种表型相关的关键流行病学特征方面的应用。结论POPDX有助于为下游研究提供明确定义的队列。这是一种通用方法，可以应用于具有不同但不完整数据的其他生物库。

Electronic health records (EHR) offer unprecedented opportunities for in-depth clinical phenotyping and prediction of clinical outcomes. Combining multiple data sources is crucial to generate a complete picture of disease prevalence, incidence and trajectories. The standard approach to combining clinical data involves collating clinical terms across different terminology systems using curated maps, which are often inaccurate and/or incomplete. Here, we propose sEHR-CE, a novel framework based on transformers to enable integrated phenotyping and analyses of heterogeneous clinical datasets without relying on these mappings. We unify clinical terminologies using textual descriptors of concepts, and represent individuals' EHR as sections of text. We then fine-tune pre-trained language models to predict disease phenotypes more accurately than non-text and single terminology approaches. We validate our approach using primary and secondary care data from the UK Biobank, a large-scale research study. Finally, we illustrate in a type 2 diabetes use case how sEHR-CE identifies individuals without diagnosis that share clinical characteristics with patients.

Question: Can an encoder-decoder architecture pretrained on a large dataset of longitudinal electronic health records improves patient outcome predictions? Findings: In this prognostic study of 6.8 million patients, our denoising sequence-to-sequence prediction model of multiple outcomes outperformed state-of-the-art models scuh pretrained BERT on a broad range of patient outcomes, including intentional self-harm and pancreatic cancer. Meaning: Deep bidirectional and autoregressive representation improves patient outcome prediction.

生物医学网络是与疾病网络的蛋白质相互作用的普遍描述符，从蛋白质相互作用，一直到医疗保健系统和科学知识。随着代表学习提供强大的预测和洞察的显着成功，我们目睹了表现形式学习技术的快速扩展，进入了这些网络的建模，分析和学习。在这篇综述中，我们提出了一个观察到生物学和医学中的网络长期原则 - 而在机器学习研究中经常出口 - 可以为代表学习提供概念基础，解释其当前的成功和限制，并告知未来进步。我们综合了一系列算法方法，即在其核心利用图形拓扑到将网络嵌入到紧凑的向量空间中，并捕获表示陈述学习证明有用的方式的广度。深远的影响包括鉴定复杂性状的变异性，单细胞的异心行为及其对健康的影响，协助患者的诊断和治疗以及制定安全有效的药物。

本文研究了医学领域的概念与患者表示的问题。我们将电子健康记录（EHRS）的患者历史作为ICD概念的时间序列，其中嵌入在一个无监督的设置中学习了一种基于变压器的神经网络模型。在6年内对百万患者历史的收集进行了模型培训。与几种基线方法相比，评估这种模型的预测力。与类似系统相比，对模拟-III数据的一系列实验显示了所呈现模型的优势。此外，我们分析了对概念关系的获得空间，并展示了医学领域的知识如何成功转移到患者嵌入形式的保险评分的实际任务。

COVID-19的大流行造成了毁灭性的经济和社会破坏，使全球医疗机构的资源紧张。这导致全国范围内呼吁模型预测Covid-19患者的住院和严重疾病，以告知有限医疗资源的分配。我们回应针对儿科人群的其中一种。为了应对这一挑战，我们使用电子健康记录研究了针对儿科人群的两项预测任务：1）预测哪些儿童更有可能住院，而2）在住院儿童中，哪些孩子更有可能出现严重的症状。我们通过新颖的机器学习模型MEDML应对国家儿科Covid-19数据挑战。 MEDML根据超过600万个医学概念的医学知识和倾向得分提取了最预测的特征，并通过图神经网络（GNN）结合了异质医学特征之间的功能间关系。我们使用来自国家队列协作（N3C）数据集的数据评估了143,605名患者的MEDML，并在143,605名患者的住院预测任务中评估了严重性预测任务的11,465名患者。我们还报告了详细的小组级和个人级特征的重要性分析，以评估模型的解释性。与最佳的基线机器学习模型相比，MEDML的AUROC得分高达7％，AUPRC得分高达14％，并且自大流行以来的所有九个国家地理区域以及所有三个月的跨度都表现良好。我们的跨学科研究团队开发了一种将临床领域知识纳入新型机器学习模型的框架的方法，该框架比当前最新的数据驱动的功能选择方法更具预测性和可解释。

通用数据模型解决了标准化电子健康记录（EHR）数据的许多挑战，但无法将其集成深度表型所需的资源。开放的生物学和生物医学本体论（OBO）铸造本体论提供了可用于生物学知识的语义计算表示，并能够整合多种生物医学数据。但是，将EHR数据映射到OBO Foundry本体论需要大量的手动策展和域专业知识。我们介绍了一个框架，用于将观察性医学成果合作伙伴关系（OMOP）标准词汇介绍给OBO铸造本体。使用此框架，我们制作了92,367条条件，8,615种药物成分和10,673个测量结果的映射。域专家验证了映射准确性，并且在24家医院进行检查时，映射覆盖了99％的条件和药物成分和68％的测量结果。最后，我们证明OMOP2OBO映射可以帮助系统地识别可能受益于基因检测的未诊断罕见病患者。

电子健康记录（EHR）已经大量用于现代医疗保健系统，用于将患者的入场信息记录到医院。许多数据驱动方法采用EHR中的时间特征，用于预测患者的特定疾病，阅告期或诊断。然而，由于某些时间事件的监督培训中固有的标签，大多数现有的预测模型不能充分利用EHR数据。此外，对于现有的作品很难同时提供通用和个性化的解释性。为解决这些挑战，我们首先提出了一种具有信息流到分层结构的信息流的双曲线嵌入方法。我们将这些预先训练的表征纳入了图形神经网络以检测疾病并发症，并设计一种计算特定疾病和入学贡献的多级注意方法，从而提高个性化的可解释性。我们在自我监督的学习框架中提出了一个新的层次结构增强的历史预测代理任务，以充分利用EHR数据和利用医疗领域知识。我们开展一套全面的实验和案例研究，广泛使用的公开可用的EHR数据集以验证我们模型的有效性。结果表明我们的模型在预测任务和可解释能力方面的优势。

计算文本表型是从临床注释中鉴定出患有某些疾病和特征的患者的实践。由于很少有用于机器学习的案例和域专家的数据注释需求，因此难以识别的罕见疾病要确定。我们提出了一种使用本体论和弱监督的方法，并具有来自双向变压器（例如BERT）的最新预训练的上下文表示。基于本体的框架包括两个步骤：（i）文本到umls，通过上下文将提及与统一医学语言系统（UMLS）中的概念链接到命名的实体识别和链接（NER+L）工具，SemeHR中提取表型。 ，以及具有自定义规则和上下文提及表示的弱监督； （ii）UMLS-to-to-ordo，将UMLS概念与孤子罕见疾病本体论（ORDO）中的罕见疾病相匹配。提出了弱监督的方法来学习一个表型确认模型，以改善链接的文本对umls，而没有域专家的注释数据。我们评估了来自美国和英国两个机构的三个出院摘要和放射学报告的临床数据集的方法。我们最好的弱监督方法获得了81.4％的精度和91.4％的召回，从模仿III出院摘要中提取罕见疾病UMLS表型。总体管道处理临床笔记可以表面罕见疾病病例，其中大部分在结构化数据（手动分配的ICD代码）中没有受到平衡。关于模仿III和NHS Tayside的放射学报告的结果与放电摘要一致。我们讨论了弱监督方法的有用性，并提出了未来研究的方向。

传统机器学习方法面临两种主要挑战，在处理医疗保健预测分析任务方面。首先，医疗保健数据的高维性质需要劳动密集型和耗时的过程，为每项新任务选择适当的功能集。其次，这些方法依赖于特征工程来捕获患者数据的顺序性，这可能无法充分利用医疗事件的时间模式及其依赖性。最近的深度学习方法通​​过解决医疗数据的高维和时间挑战，对各种医疗保健预测任务显示了有希望的性能。这些方法可以学习关键因素（例如，医学概念或患者）的有用表示及其与高维原始或最低处理的医疗保健数据的相互作用。在本文中，我们系统地审查了专注于推进和使用深神经网络的研究，以利用患者结构化时间序列数据进行医疗保健预测任务。为了识别相关研究，搜索MEDLINE，IEEE，SCOPUS和ACM数字图书馆于2021年2月7日出版的研究。我们发现研究人员在十个研究流中为深度时间序列预测文献做出了贡献：深入学习模型，缺少价值处理，不规则处理，患者表示，静态数据包容，关注机制，解释，纳入医疗本体，学习策略和可扩展性。本研究总结了这些文献流的研究见解，确定了几个关键研究差距，并提出了未来的患者时间序列数据深入学习的研究机会。

控制传染病是一个主要的健康优先事项，因为它们可以传播和感染人类，从而演变为流行病或流行病。因此，早期发现传染病是一种重要需求，许多研究人员已经开发出在早期诊断它们的模型。本文审查了用于传染病诊断的最新机器学习（ML）算法的研究文章。我们从2015年至2022年搜索了科学，ScienceDirect，PubMed，Springer和IEEE数据库，确定了审查的ML模型的优缺点，并讨论了推进该领域研究的可能建议。我们发现大多数文章都使用了小型数据集，其中很少有实时数据。我们的结果表明，合适的ML技术取决于数据集的性质和所需的目标。

Electronic Health Records (EHRs) are a valuable asset to facilitate clinical research and point of care applications; however, many challenges such as data privacy concerns impede its optimal utilization. Deep generative models, particularly, Generative Adversarial Networks (GANs) show great promise in generating synthetic EHR data by learning underlying data distributions while achieving excellent performance and addressing these challenges. This work aims to review the major developments in various applications of GANs for EHRs and provides an overview of the proposed methodologies. For this purpose, we combine perspectives from healthcare applications and machine learning techniques in terms of source datasets and the fidelity and privacy evaluation of the generated synthetic datasets. We also compile a list of the metrics and datasets used by the reviewed works, which can be utilized as benchmarks for future research in the field. We conclude by discussing challenges in GANs for EHRs development and proposing recommended practices. We hope that this work motivates novel research development directions in the intersection of healthcare and machine learning.

疾病的早​​期诊断可能会改善健康结果，例如较高的存活率和较低的治疗成本。随着电子健康记录中的大量信息（EHR），使用机器学习（ML）方法有很大的潜力来对疾病进展进行建模，以旨在早期预测疾病发作和其他结果。在这项工作中，我们采用了神经odes的最新创新来利用EHR的全部时间信息。我们提出了冰节（将临床嵌入与神经普通微分方程的整合），该体系结构在时间上整合临床代码和神经ODE的嵌入，以学习和预测EHR中的患者轨迹。我们将我们的方法应用于公共可用的模拟III和模拟IV数据集，与最新方法相比，报告了预测结果的改进，特别是针对EHR中经常观察到的临床代码。我们还表明，冰节在预测某些医疗状况（例如急性肾衰竭和肺心脏病）方面更有能力，并且还能够随着时间的推移产生患者的风险轨迹，以进行进一步的预测。

自然语言处理（NLP）是一个人工智能领域，它应用信息技术来处理人类语言，在一定程度上理解并在各种应用中使用它。在过去的几年中，该领域已经迅速发展，现在采用了深层神经网络的现代变体来从大型文本语料库中提取相关模式。这项工作的主要目的是调查NLP在药理学领域的最新使用。正如我们的工作所表明的那样，NLP是药理学高度相关的信息提取和处理方法。它已被广泛使用，从智能搜索到成千上万的医疗文件到在社交媒体中找到对抗性药物相互作用的痕迹。我们将覆盖范围分为五个类别，以调查现代NLP方法论，常见的任务，相关的文本数据，知识库和有用的编程库。我们将这五个类别分为适当的子类别，描述其主要属性和想法，并以表格形式进行总结。最终的调查介绍了该领域的全面概述，对从业者和感兴趣的观察者有用。

谵妄是急性急性发病脑功能障碍，在紧急情况下，与较高的死亡率有关。由于其演示和风险因素难以检测和监测，这取决于患者的潜在病情。在我们的研究中，我们旨在识别谵妄人口中的亚型，并建立使用医疗信息MART进行密集护理IV（MIMIC-IV）数据来检测谵妄的亚组特定的预测模型。我们表明谵妄存在于谵妄中。对于特定于组的预测模型，还观察到特征重要性的差异。我们的工作可以重新校准每个谵妄亚组的现有谵妄预测模型，并提高ICU或急诊部门患者的谵妄检测和监测的精度。

如今，人工智能（AI）已成为临床和远程医疗保健应用程序的基本组成部分，但是最佳性能的AI系统通常太复杂了，无法自我解释。可解释的AI（XAI）技术被定义为揭示系统的预测和决策背后的推理，并且在处理敏感和个人健康数据时，它们变得更加至关重要。值得注意的是，XAI并未在不同的研究领域和数据类型中引起相同的关注，尤其是在医疗保健领域。特别是，许多临床和远程健康应用程序分别基于表格和时间序列数据，而XAI并未在这些数据类型上进行分析，而计算机视觉和自然语言处理（NLP）是参考应用程序。为了提供最适合医疗领域表格和时间序列数据的XAI方法的概述，本文提供了过去5年中文献的审查，说明了生成的解释的类型以及为评估其相关性所提供的努力和质量。具体而言，我们确定临床验证，一致性评估，客观和标准化质量评估以及以人为本的质量评估作为确保最终用户有效解释的关键特征。最后，我们强调了该领域的主要研究挑战以及现有XAI方法的局限性。

受益于医疗保健数据的数字化和计算能力的发展，机器学习方法越来越多地用于医疗领域。在医疗保健机器学习中已经确定了公平性问题，导致对有限医疗资源的不公平分配或某些群体的健康风险过多。因此，解决公平问题最近引起了医疗保健社区的越来越多的关注。然而，机器学习的机器学习与机器学习中的公平性的交集仍在研究中。在这篇综述中，我们通过暴露公平问题，总结可能的偏见，整理缓解方法并指出挑战以及未来的机会来建立桥梁。

Electronic Health Records (EHRs) hold detailed longitudinal information about each patient's health status and general clinical history, a large portion of which is stored within the unstructured text. Temporal modelling of this medical history, which considers the sequence of events, can be used to forecast and simulate future events, estimate risk, suggest alternative diagnoses or forecast complications. While most prediction approaches use mainly structured data or a subset of single-domain forecasts and outcomes, we processed the entire free-text portion of EHRs for longitudinal modelling. We present Foresight, a novel GPT3-based pipeline that uses NER+L tools (i.e. MedCAT) to convert document text into structured, coded concepts, followed by providing probabilistic forecasts for future medical events such as disorders, medications, symptoms and interventions. Since large portions of EHR data are in text form, such an approach benefits from a granular and detailed view of a patient while introducing modest additional noise. On tests in two large UK hospitals (King's College Hospital, South London and Maudsley) and the US MIMIC-III dataset precision@10 of 0.80, 0.81 and 0.91 was achieved for forecasting the next biomedical concept. Foresight was also validated on 34 synthetic patient timelines by 5 clinicians and achieved relevancy of 97% for the top forecasted candidate disorder. Foresight can be easily trained and deployed locally as it only requires free-text data (as a minimum). As a generative model, it can simulate follow-on disorders, medications and interventions for as many steps as required. Foresight is a general-purpose model for biomedical concept modelling that can be used for real-world risk estimation, virtual trials and clinical research to study the progression of diseases, simulate interventions and counterfactuals, and for educational purposes.

专门的基于变形金刚的模型（例如生物Biobert和Biomegatron）适用于基于公共可用的生物医学语料库的生物医学领域。因此，它们有可能编码大规模的生物学知识。我们研究了这些模型中生物学知识的编码和表示，及其支持癌症精度医学推断的潜在实用性 - 即，对基因组改变的临床意义的解释。我们比较不同变压器基线的性能；我们使用探测来确定针对不同实体的编码的一致性；我们使用聚类方法来比较和对比基因，变异，药物和疾病的嵌入的内部特性。我们表明，这些模型确实确实编码了生物学知识，尽管其中一些模型在针对特定任务的微调中丢失了。最后，我们分析了模型在数据集中的偏见和失衡方面的行为。

Systemic Lupus红斑（SLE）是一种罕见的自身免疫疾病，其特征是令人无法预测的耀斑和缓解的速度，具有不同的表现形式。狼疮性肾炎，SLE用于器官损伤和死亡率的主要疾病表现之一，是卢布斯分类标准的关键组成部分。因此，准确地鉴定电子健康记录（EHRS）中的狼疮性肾炎将使大型队列观察研究和临床试验有益于患者人口的表征对于招聘，研究设计和分析至关重要。可以通过程序代码和结构化数据来认可狼疮肾炎，例如实验室测试。然而，记录狼疮肾炎的其他关键信息，例如来自肾脏活检和先前的医学史叙事的组织学报告，需要复杂的文本处理，以从病理报告和临床笔记中挖掘信息。在这项研究中，我们开发了使用EHR数据识别鉴定狼疮肾炎的血管肾炎，而不使用自然语言处理（NLP）。我们开发了四种算法：仅使用结构化数据（基线算法）和使用不同NLP模型的三种算法的规则的算法。这三种NLP模型基于正则化逻辑回归，并使用不同的特征集，包括积极提及概念独特标识符（Cue），耐备的外观数量，以及三个部件的混合物。基线算法和最佳执行的NLP算法在Vanderbilt University Center（VUMC）的数据集上验证了外部验证。我们最佳地执行来自结构化数据，正则表达式概念和映射的特征的NLP模型，与基线狼疮性肾炎算法相比，在NMEDW（0.41 VS 0.79）和VUMC（0.62 VS 0.96）数据集中有所改善。