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面向不规则临床时间序列问答的高性价比多模态LLM推理框架

A Cost-Effective Multimodal LLM Reasoning Framework for Question Answering over Irregular Clinical Time Series

模型训练监督微调与指令调优

摘要

不规则临床时间序列(ICTS)问答在众多医疗健康应用中发挥着关键作用。尽管近来的多模态时间序列大语言模型(LLM)在通用时间序列问答上展现出可观前景,它们仍难以建模临床观测的稀疏性、异步性与不规则采样模式。为填补这一空白,我们提出ClinPRISM,一个面向ICTS数据问答的高性价比多模态LLM推理框架。首先,我们设计了不规则性感知的多尺度编码器,以在不同时间尺度上捕捉稀疏的临床证据。然后,我们提出时间证据蒸馏器,跨这些尺度整合表示并将其压缩为少量与LLM兼容的token。此外,我们引入渐进对齐策略,将不规则轨迹逐步对齐到LLM的文本嵌入空间。为便利训练,我们构建了30,000条与多尺度描述配对的临床时间序列,以及覆盖11个任务的41,000条指令微调实例。使用40亿参数的LLM主干,ClinPRISM在留出评估基准上取得最先进性能,同时仅使用16个时间序列token,且平均推理延迟为每题0.15秒。

面向不规则临床时间序列问答的高性价比多模态LLM推理框架:论文配图
图 1. ClinPRISM 的动机和实证结果。 (a) 临床问题需要不同时间尺度的证据。 (b) 现有模型系列在 11 个临床时间推理任务中表现出有限的性能,这表明它们无法一致地捕获不规则临床时间序列的稀疏和异步性质。