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Generative Pre-trained Transformer for Pediatric Stroke Research: A Pilot Study - 06/09/24

Doi : 10.1016/j.pediatrneurol.2024.07.001 
Anna K. Fiedler, BS a, 1, Kai Zhang, PhD b, c, 1, Tia S. Lal, BS c, Xiaoqian Jiang, PhD b, c, Stuart M. Fraser, MD a, c,
a Division of Child Neurology, Department of Pediatrics, The University of Texas Health Science Center at Houston, Houston, Texas 
b Department of Health Data Science and Artificial Intelligence, McWilliams School of Biomedical Informatics at UTHealth Houston, Houston, Texas 
c UTHealth Houston Institute of Stroke and Cerebrovascular Diseases, Houston, Texas 

Communications should be addressed to: Dr. Fraser; Department of Pediatrics; Division of Child and Adolescent Neurology; University of Texas McGovern Medical School; 6410 Fannin St, Suite 1535; Houston, TX 77030.Department of PediatricsDivision of Child and Adolescent NeurologyUniversity of Texas McGovern Medical School6410 Fannin St, Suite 1535HoustonTX77030

Abstract

Background

Pediatric stroke is an important cause of morbidity in children. Although research can be challenging, large amounts of data have been captured through collaborative efforts in the International Pediatric Stroke Study (IPSS). This study explores the use of an advanced artificial intelligence program, the Generative Pre-trained Transformer (GPT), to enter pediatric stroke data into the IPSS.

Methods

The most recent 50 clinical notes of patients with ischemic stroke or cerebral venous sinus thrombosis at the UTHealth Pediatric Stroke Clinic were deidentified. Domain-specific prompts were engineered for an offline artificial intelligence program (GPT) to answer IPSS questions. Responses from GPT were compared with the human rater. Percent agreement was assessed across 50 patients for each of the 114 queries developed from the IPSS database outcome questionnaire.

Results

GPT demonstrated strong performance on several questions but showed variability overall. In its early iterations it was able to match human judgment occasionally with an accuracy score of 1.00 (n = 20, 17.5%), but it scored as low as 0.26 in some patients. Prompts were adjusted in four subsequent iterations to increase accuracy. In its fourth iteration, agreement was 93.6%, with a maximum agreement of 100% and minimum of 62%. Of 2400 individual items assessed, our model entered 2247 (93.6%) correctly and 153 (6.4%) incorrectly.

Conclusions

Although our tailored generative model with domain-specific prompt engineering and ontological guidance shows promise for research applications, further refinement is needed to enhance its accuracy. It cannot enter data entirely independently, but it can be employed in tandem with human oversight contributing to a collaborative approach that reduces overall effort.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Pediatric stroke, IPSS, GPT, PS-GPT, LLM


Plan


 Ethical review committee statement: This study was approved by the University of Texas Health Science Center at Houston, HSC-MS-23-0243.


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Vol 160

P. 54-59 - novembre 2024 Retour au numéro
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