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Multimodal Forecasting of Sparse Intraoperative Hypotension Events Powered by Language Model

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저자

Jintao Zhang, Zirui Liu, Mingyue Cheng, Shilong Zhang, Tingyue Pan, Qi Liu, Yanhu Xie

개요

본 논문은 전신마취 중 빈번하게 발생하며 심근 손상 및 사망률 증가와 강하게 연관된 수술 중 저혈압(IOH) 예측을 위한 다중 모달 언어 모델 프레임워크인 IOHFuseLM을 제안한다. 희소한 저혈압 사건을 정확하게 식별하고 구분하기 위해, 확산 방법을 통해 증강된 IOH 생리학적 시계열 데이터에 대한 도메인 적응적 사전 학습과 원본 임상 데이터셋에 대한 과제 미세 조정이라는 두 단계 학습 전략을 사용한다. 각 환자에 대한 다중 모달 융합을 위해, 구조화된 임상 설명을 토큰 수준에서 해당 생리학적 시계열과 정렬하여 개별화된 시간적 패턴과 그에 상응하는 임상 의미를 포착한다. 또한, 정적 환자 속성을 구조화된 텍스트로 변환하여 개인화된 정보를 풍부하게 한다. 두 개의 수술 중 데이터셋에 대한 실험 평가는 IOHFuseLM이 기존 기준 모델보다 IOH 사건을 정확하게 식별하는 데 우수함을 보여주며, 임상 의사 결정 지원 시나리오에서의 적용 가능성을 강조한다. 소스 코드는 공개적으로 제공된다.

시사점, 한계점

시사점:
수술 중 저혈압(IOH) 예측을 위한 새로운 다중 모달 언어 모델 IOHFuseLM 제안
확산 방법을 이용한 데이터 증강 및 두 단계 학습 전략을 통해 희소한 저혈압 사건 식별 성능 향상
토큰 수준의 생리학적 시계열과 임상 설명 정렬을 통한 다중 모달 융합 및 개인화된 정보 활용
기존 기준 모델 대비 우수한 IOH 예측 성능
코드 공개를 통한 재현성 확보
한계점:
제한된 수의 데이터셋을 사용한 평가 (두 개의 수술 중 데이터셋)
실제 임상 환경에서의 일반화 성능에 대한 추가 연구 필요
모델의 해석성 및 설명 가능성에 대한 추가 연구 필요
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