DIGOM 用解耦交互图做多模态医疗结局预测

论文AI 评分 62/100arXiv cs.AI待复核
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一篇投稿于 2026 年 10 月 23 日的论文提出 DIGOM 框架,用于多模态医疗数据的临床结局预测。该框架同时建模三类交互:同一患者跨模态、跨患者同模态、跨患者跨模态,并学习带解耦视图的稀疏多重图。模型通过可微机制采样患者自适应连接的离散邻接矩阵,实现端到端学习,不预设固定邻居数,并用正则项维持图稀疏性。在 MIMIC-IV 与 NIH-TB 两个数据集、五项临床预测任务上,DIGOM 的 AUROC 均为最高,且所用连接数少于现有多交互方法;消融显示各交互类型的贡献随任务变化,模型对模态缺失也更稳健。

全文梳理

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三类交互如何被拆开建模

多模态医疗数据里的关系信息不限于单个患者的观测记录,因此预测临床结局时既要融合多种模态,也要刻画它们之间的关联。常规融合方式没有显式捕捉这些交互,已有图方法通常只覆盖其中一部分。DIGOM 的做法是把交互拆成三类并同时建模:同一患者身上不同模态之间的交互、不同患者之间同一模态的交互、以及不同患者之间不同模态的交互。对应地,模型学习一个稀疏多重图,图中包含彼此解耦的多个视图,每个视图编码一对模态在患者之间的交互关系,从而把原本混在一起的关系结构分开处理。

可微采样与稀疏性约束

在图的构建上,DIGOM 不采用固定邻居数的设定,而是采样离散邻接矩阵,并让连接关系随患者自适应调整。采样通过可微机制完成,使整个流程可以端到端训练,模型因此能自行挑选有信息量的关系。为避免图变得过密,训练目标中加入正则项以维持整体稀疏性;随后通过消息传递把这种关系上下文并入患者表示,用于结局预测。论文强调,这套设计使模型在保持较少连接的同时仍能利用关系信息。

五项任务上的表现与稳健性

实验在 MIMIC-IV 与 NIH-TB 两个多模态医疗数据集上展开,覆盖五项临床预测任务。DIGOM 在全部五项任务上取得最高 AUROC,同时使用的连接数少于现有多交互方法。消融实验表明,三类交互各自的贡献因任务而异,说明关系结构需要按任务调整,而非一套固定配置通吃。模型在模态缺失情形下也更为稳健,论文认为学到的关系在模态不可用时提供了补充信息。事后分析进一步显示,学到的图里存在与任务和结局相关的连接模式。

为什么值得看

多模态医疗预测如何显式建模患者间与模态间关系,论文给出可端到端学习、连接更稀疏且更抗缺失的方案。

多模态论文数据集

信源1 家

  1. [1]arXiv cs.AI一手信源DIGOM: Disentangled Interaction Graphs for Outcome prediction in Multimodal healthcare

关键事实

  • 论文提出 DIGOM,一个联合建模患者内跨模态、跨患者同模态、跨患者跨模态三类交互的图框架[1]

  • 模型通过可微机制采样患者自适应连接的离散邻接矩阵,不预设固定邻居数量[1]

  • 在 MIMIC-IV 和 NIH-TB 两个数据集、五项临床预测任务上取得最高 AUROC,且连接数少于现有多交互方法[1]

  • 消融实验显示各交互类型的贡献随任务不同而变化,模型对模态缺失表现出更强稳健性[1]

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