Modern health care systems are conducting continuous, automated surveillance of the electronic medical record (EMR) to identify adverse events with increasing frequency; however, many events such as sepsis do not have elucidated prodromes (i.e., event chains) that can be used to identify and intercept the adverse event early in its course. Clinically relevant and interpretable results require a framework that can (1) infer temporal interactions across multiple patient features found in EMR data (e.g., labs, vital signs, etc.) and (2) can identify patterns that precede and are specific to an impending adverse event (e.g., sepsis). In this work, we propose a linear multivariate Hawkes process model, coupled with ReLU link function, to recover a Granger Causal (GC) graph with both exciting and inhibiting effects. We develop a scalable two-phase gradient-based method to maximize a surrogate-likelihood and estimate the problem parameters, which is shown to be effective via extensive numerical simulation. Our method is subsequently extended to a data set of patients admitted to an academic level 1 trauma center located in Atalanta, GA, where the estimated GC graph identifies several highly interpretable chains that precede sepsis. Here, we demonstrate the effectiveness of our approach in learning a Granger causal graph over Sepsis Associated Derangements (SADs), but it can be generalized to other applications with similar requirements.


翻译:现代医疗系统正在对电子医疗记录进行连续、自动的监视,以越来越频繁地识别不良事件;然而,许多事件,如Sepsis等,没有说明可用于早期识别和拦截不利事件的线性多变量工艺模型(即事件链);临床相关和可解释的结果要求有一个框架,这一框架可以(1) 推断电子医疗记录(例如实验室、生命迹象等)中发现的多个病人特征之间的时间相互作用;(2) 能够确定即将发生的不利事件(例如败坏事件)之前和特有的模式;但是,在这项工作中,我们建议采用线性多变量工艺模型,加上ReLU链接功能,以恢复具有刺激和抑制效应的Granger Causal(GC)图;我们开发了一种可缩放两阶段的梯基化方法,以最大限度地实现似似似固化和估计的问题参数,这可以通过广泛的数字模拟来证明有效。我们的方法随后扩大到一套被承认为学术一级创伤中心(例如Sepseps)接受的患者数据集集,在Sepregreal Streal Streal Progress reporting a ex real reporting squlation (我们估计数的Greabal sreal sreal)中, resparbly sligal real real real real sliglection sligal slemental slection.

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