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AIDB Daily Papers

LLMによる生理学的動態シミュレーションを用いた臨床的に解釈可能な敗血症早期警告

原題: Clinically Interpretable Sepsis Early Warning via LLM-Guided Simulation of Temporal Physiological Dynamics
著者: Weizhi Nie, Zhen Qu, Weijie Wang, Chunpei Li, Ke Lu, Bingyang Zhou, Hongzhi Yu
公開日: 2026-04-22 | 分野: LLM 医療AI 解釈性 AI シミュレーション 深層学習 予測 cs.LG

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • LLMを活用し、敗血症発症前の生理学的動態をシミュレーションすることで、臨床的に解釈可能な早期警告システムを構築した。
  • 従来の予測モデルの不透明性を克服し、医師の信頼と臨床応用を向上させるために、臨床的推論を組み込んだ新しいフレームワークを提案した。
  • MIMIC-IVとeICUデータベースでの評価により、高いAUCスコアを達成し、解釈可能な予測軌跡とリスク傾向を提供することで早期介入を支援する。

Abstract

Timely and interpretable early warning of sepsis remains a major clinical challenge due to the complex temporal dynamics of physiological deterioration. Traditional data-driven models often provide accurate yet opaque predictions, limiting physicians' confidence and clinical applicability. To address this limitation, we propose a Large Language Model (LLM)-guided temporal simulation framework that explicitly models physiological trajectories prior to disease onset for clinically interpretable prediction. The framework consists of a spatiotemporal feature extraction module that captures dynamic dependencies among multivariate vital signs, a Medical Prompt-as-Prefix module that embeds clinical reasoning cues into LLMs, and an agent-based post-processing component that constrains predictions within physiologically plausible ranges. By first simulating the evolution of key physiological indicators and then classifying sepsis onset, our model offers transparent prediction mechanisms that align with clinical judgment. Evaluated on the MIMIC-IV and eICU databases, the proposed method achieves superior AUC scores (0.861-0.903) across 24-4-hour pre-onset prediction tasks, outperforming conventional deep learning and rule-based approaches. More importantly, it provides interpretable trajectories and risk trends that can assist clinicians in early intervention and personalized decision-making in intensive care environments.

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