[论文解读] Discriminant chronicles mining: Application to care pathways analytics

Dauxais, Yann, Thomas Guyet+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 11, 2017

Data Mining Algorithms and Applications参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文提出 DCM，一种新颖的判别性编年史挖掘算法，可识别医疗护理路径中具有定量时间约束的时序模式——特别是药物递送和事件序列——这些模式在癫痫发作患者中比对照组更频繁出现。在法国医疗行政数据上的应用表明，DCM 发现了具有临床意义的判别性编年史，揭示了抗癫痫药物不规则更换与合并抗血栓治疗与癫痫发作风险增加之间的关联。

ABSTRACT

Pharmaco-epidemiology (PE) is the study of uses and effects of drugs in well defined populations. As medico-administrative databases cover a large part of the population, they have become very interesting to carry PE studies. Such databases provide longitudinal care pathways in real condition containing timestamped care events, especially drug deliveries. Temporal pattern mining becomes a strategic choice to gain valuable insights about drug uses. In this paper we propose DCM, a new discriminant temporal pattern mining algorithm. It extracts chronicle patterns that occur more in a studied population than in a control population. We present results on the identification of possible associations between hospitalizations for seizure and anti-epileptic drug switches in care pathway of epileptic patients.

研究动机与目标

• 解决传统药物流行病学研究的局限性，这些研究依赖预设假设，且未能有效利用时序序列。
• 开发一种方法，识别在特定结果（如与癫痫相关的住院）患者中更频繁出现的判别性时序模式——特别是具有定量时间约束的编年史。
• 支持临床医生从真实世界纵向护理路径中生成可操作的、数据驱动的药物使用模式与不良结局假设。
• 通过利用时序模式挖掘技术，揭示隐藏的、具有临床意义的关联，从而改进医疗行政数据库的分析。

提出的方法

• DCM 是一种判别性时序模式挖掘算法，可从带标签的护理路径序列中提取编年史——即通过定量时间约束关联的事件集合。
• 编年史被定义为具有事件间持续时间约束（DTC）的事件集合，以时间戳上的区间形式建模，若其在阳性组（如癫痫发作）中出现频率高于阴性组（对照组），则被视为判别性。
• 该算法采用基于支持度的剪枝策略，仅保留阳性组中频率显著更高的模式。
• 它采用约束满足方法表示和验证事件之间的时序关系，从而实现对药物递送或医疗事件之间延迟的精确建模。
• 该方法整合了增长率指标，按判别能力对模式进行排序，优先选择具有强统计证据的模式。
• 该方法在真实世界的 SNIIRAM 数据上进行了评估，重点关注癫痫患者中抗癫痫药物更换及合并用药情况。

实验结果

研究问题

• RQ1 结合定量时间约束的时序模式挖掘能否识别出药物使用模式与癫痫相关住院之间的临床相关关联？
• RQ2 如何从大规模真实世界医疗行政数据库中自动发现判别性编年史？
• RQ3 抗癫痫药物更换时间的不规则性是否与癫痫发作风险增加相关，而不仅仅是序列频率的体现？
• RQ4 涉及合并非癫痫药物（如抗血栓药）的编年史能否揭示隐藏的不良药物相互作用？

主要发现

• DCM 有效提取了四个涉及抗癫痫药物更换的判别性编年史，阳性组的支持度在 43 至 78 之间，阴性组在 23 至 53 之间。
• 一个复杂的编年史涉及丙戊酸（N03AG01）与合并抗血栓药（B01AC06）和镇痛药（N02BE01）的使用，阳性组支持度为 50，阴性组为 17，增长率高达 2.94。
• 另一项包含两次药物更换的编年史在阳性组中支持度为 78，阴性组为 53，表明与癫痫事件存在强烈关联。
• 临床医生指出，涉及第三次药物延迟递送（DTC [72,83]）的编年史提示治疗不稳定，可能反映依从性差或管理不当。
• 涉及阿司匹林与对乙酰氨基酚在 90 天内共现的编年史与癫痫可能因中风而加重有关，该临床合理假设经路径审查得到证实。
• 判别性编年史的时间线可视化揭示了约束信息的丢失，凸显了保留 DTC 对准确临床解读的重要性。