Ontology Enrichment from Free-text Clinical Documents: A Comparison of Alternative Approaches

While the biomedical informatics community widely acknowledges the utility of domain ontologies, there remain many barriers to their effective use. One important requirement of domain ontologies is that they achieve a high degree of coverage of the domain concepts and concept relationships. However, the development of these ontologies is typically a manual, time-consuming, and often error-prone process. Limited resources result in missing concepts and relationships, as well as difficulty in updating the ontology as domain knowledge changes. Methodologies developed in the fields of Natural Language Processing (NLP), Information Extraction (IE), Information Retrieval (IR), and Machine Learning (ML) provide techniques for automating the enrichment of ontology from free-text documents. In this dissertation, I extended these methodologies into biomedical ontology development. First, I reviewed existing methodologies and systems developed in the fields of NLP, IR, and IE, and discussed how existing methods can benefit the development of biomedical ontologies. This previously unconducted review was published in the Journal of Biomedical Informatics. Second, I compared the effectiveness of three methods from two different approaches, the symbolic (the Hearst method) and the statistical (the Church and Lin methods), using clinical free-text documents. Third, I developed a methodological framework for Ontology Learning (OL) evaluation and comparison. This framework permits evaluation of the two types of OL approaches that include three OL methods. The significance of this work is as follows: 1) The results from the comparative study showed the potential of these methods for biomedical ontology enrichment. For the two targeted domains (NCIT and RadLex), the Hearst method revealed an average of 21% and 11% new concept acceptance rates, respectively. The Lin method produced a 74% acceptance rate for NCIT; the Church method, 53%. As a result of this study (published in the Journal of Methods of Information in Medicine), many suggested candidates have been incorporated into the NCIT; 2) The evaluation framework is flexible and general enough that it can analyze the performance of ontology enrichment methods for many domains, thus expediting the process of automation and minimizing the likelihood that key concepts and relationships would be missed as domain knowledge evolves

Semantic annotation of electronic health records in a multilingual environment

Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional (Bioinformática), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Os relatórios de Radiologia descrevem os resultados dos procedimentos de radiografia e têm o potencial de ser uma fonte de informação útil que pode trazer benefícios para os sistemas de saúde ao redor do mundo. No entanto, estes relatórios são geralmente escritos em texto livre e, portanto, é difícil extrair automaticamente informação a partir deles. Contudo, o fato de que a maioria dos relatórios estão agora digitalmente disponíveis torna-os passíveis de utilização de ferramentas de Prospeção de Texto (Text Mining). Outra vantagem dos relatórios de Radiologia, que os torna mais suscetíveis à utilização destas ferramentas, é que mesmo se escritos em texto livre, eles são geralmente bem estruturados. O problema é que estas ferramentas são principalmente desenvolvidas para Inglês e os relatórios são geralmente escritos na língua nativa do radiologista, que não é necessariamente o Inglês. Isso cria um obstáculo para a partilha de informação de Radiologia entre diferentes comunidades, partilha esta importante para compreender e tratar eficazmente problemas de saúde. Existem basicamente duas soluções possíveis para este problema. Uma solução é traduzir o próprio léxico que é utilizado pela ferramenta de Prospeção de Texto que se pretende utilizar. A outra é traduzir os próprios relatórios. Traduzir o léxico tem a vantagem de não necessitar de tradução contínua, ou seja, depois de traduzir um léxico para, por exemplo, Espanhol, podemos usá-lo para processar tantos relatórios Espanhóis não traduzidas conforme necessário. No entanto, quando uma nova versão do léxico é lançada as mudanças também precisam de ser traduzidas, caso contrário, o léxico traduzido ficaria desatualizado. Dada a crescente evolução de serviços de tradução hoje disponíveis, neste trabalho é avaliada a opção alternativa de traduzir os relatórios e verificar a sua viabilidade. Esta abordagem tem a vantagem de que os relatórios traduzidos seriam acessíveis a qualquer médico que entenda Inglês e as ferramentas estado da arte de Prospeção de Texto focadas em texto em Inglês podem ser aplicadas sem qualquer necessidade de adaptação. Se a tradução for feita por profissionais treinados em tradução de textos médicos, provavelmente pode-se assumir que informação não se perde no processo de tradução. Chamamos a este tipo de tradução Tradução Humana (Human Translation). Mas a utilização de tradutores especializados é cara e não escalável. Outra opção é usar Tradução Automática (Machine Translation). Não obstante a menor qualidade da tradução, é mais barata e mais viável em grande escala. Finalmente, uma opção que tenta obter o melhor dos dois mundos é usar Tradução Automática seguida de Pós-Edição (Post-Edition) por humanos. Nesta abordagem, o texto é automaticamente traduzido e, em seguida, a tradução é corrigida por um humano. Mais barata do que a opção de Tradução Humana e com melhor qualidade do que a de Tradução Automática. A escolha de abordagem de tradução é importante porque vai afetar a qualidade dos resultados das ferramentas de Prospeção de Texto. Atualmente não há nenhum estudo disponível publicamente que tenha fornecido evidência quantitativa que auxilie a fazer esta escolha. Isto pode ser explicado pela falta de um corpus paralelo que poderia ser usado para estudar este problema. Este trabalho explora a solução de traduzir os relatórios para Inglês antes de aplicar as ferramentas de Prospeção de Texto, analisando a questão de qual a abordagem de tradução que deve ser usada. Com este fim, criei MRRAD (Multilingual Radiology Research Articles Dataset), um corpus paralelo de 51 artigos portugueses de investiga ção relacionados com Radiologia, e uma série de traduções alternativas (humanas, automáticas e semi-automáticas) para Inglês. As versões originais dos artigos, em Português, e as traduções humanas foram extraídas automaticamente da biblioteca online SciELO. As traduções automáticas foram obtidas utilizando os serviços da Yandex e da Google e traduções semi-automáticas através dos serviços da Unbabel. Este é um corpus original que pode ser usado no avanço da investigação sobre este tema. Usando o MRRAD estudei que tipo de abordagem de tradução autom ática ou semi-automática é mais eficaz na tarefa de Reconhecimento de Entidades (Named-Entity Recognition ) relacionados com Radiologia mencionadas na versão em Inglês dos artigos. Estas entidades correspondem aos termos presentes no RadLex, que é uma ontologia que se foca em termos relacionados com Radiologia. A tarefa de Reconhecimento de Entidades é relevante uma vez que os seus resultados podem ser usadas em sistemas de Recuperação de Imagens (Image Retrieval ) e de Recuperação de Informação (Information Retrieval) e podem ser úteis para melhorar Sistemas de Respostas a Perguntas (Question Answering). Para realizar o Reconhecimento de termos do RadLex utilizei a API do Open Biomedical Annotator e duas diferentes configurações do software NOBLE Coder. Assim, ao todo utilizei três diferentes abordagens para identificar termos RadLex nos textos. A diferença entre as abordagens está em quão flexíveis ou estritas estas são em identificar os termos. Considerando os termos identificados nas traduções humanas como o padrão ouro (gold-standard ), calculei o quão semelhante a este padrão foram os termos identificados usando outras abordagens de tradução. Descobri que uma abordagem completamente automática de tradução utilizando o Google leva a micro F-Scores (entre 0,861 e 0,868, dependendo da abordagem de reconhecimento) semelhantes aos obtidos através de uma abordagem mais cara, tradução semi-automática usando Unbabel (entre 0,862 e 0,870). A abordagem de tradução utilizando os serviços da Yandex obteve micro F-Scores mais baixos (entre 0,829 e 0,831). Os resultados foram semelhantes mesmo no caso onde se consideraram apenas termos de RadLex pertences às sub-árvores correspondentes a entidades anatómicas e achados clínicos. Para entender melhor os resultados, também realizei uma análise qualitativa do tipo de erros encontrados nas traduções automáticas e semiautom áticas. A análise foi feita sobre os Falsos Positivos (FPs) e Falsos Negativos (FNs) cometidos pelas traduções utilizando Yandex, Google e Unbabel em 9 documentos aleatórios e cada erro foi classificado por tipo. A maioria dos FPs e FNs são explicados não por uma tradução errada mas por outras causas, por exemplo, uma tradução alternativa que leva a uma diferença nos termos identificados. Poderia ser esperado que as traduções Unbabel tivessem muitos menos erros, visto que têm o envolvimento de humanos, do que as da Google, mas isso nem sempre acontece. Há situações em que erros são até adicionados mesmo durante a etapa de Pós-Edição. Uma revisão dos erros faz-me propor que isso poderá ser devido à falta de conhecimento médico dos editores (utilizadores responsáveis por fazer a Pós-Edição) atuais da Unbabel. Por exemplo, um stroke (acidente vascular cerebral) é algo que ocorre no cérebro, mas num caso foi usado como algo que acontece no coração - alguém com algum conhecimento sobre a medicina não faria este erro. Mas a verdade é que a Unbabel atualmente não se foca em conteúdo médico. Prevejo que se eles o fizessem e investissem em crescer uma comunidade de utilizadores especialistas com melhor conhecimento da linguagem médica, isso levaria a melhores resultados. Dito isto, os resultados deste trabalho corroboram a conclusão de que se engenheiros de software tiverem recursos financeiros limitados para pagar por Tradução Humana, ficarão melhor servidos se usarem um serviço de tradução automática como a Google em vez de um serviço que implementa Pós-Edição, como a Unbabel. É claro que talvez haja melhores serviços de Tradução Automática do que a Google ou melhores serviços de Tradução Automática + Pós-Edição do que a Unbabel oferece atualmente para o campo médico, e isso é algo que poderia ser explorado em trabalhos futuros. O corpus MRRAD e as anotações utilizadas neste trabalho podem ser encontradas em https://github.com/lasigeBioTM/MRRAD.Radiology reports describe the results of radiography procedures and have the potential of being an useful source of information which can bring benefits to health care systems around the world. One way to automatically extract information from the reports is by using Text Mining tools. The problem is that these tools are mostly developed for English and reports are usually written in the native language of the radiologist, which is not necessarily English. This creates an obstacle to the sharing of Radiology information between different communities. This work explores the solution of translating the reports to English before applying the Text Mining tools, probing the question of what translation approach should be used. Having this goal, I created MRRAD (Multilingual Radiology Research Articles Dataset), a parallel corpus of Portuguese research articles related to Radiology and a number of alternative translations (human, automatic and semiautomatic) to English. This is a novel corpus which can be used to move forward the research on this topic. Using MRRAD, I studied which kind of automatic or semi-automatic translation approach is more effective on the Named-entity recognition task of finding RadLex terms in the English version of the articles. Considering the terms identified in human translations as the gold standard, I calculated how similar to this standard were the terms identified using other translation approaches (Yandex, Google and Unbabel). I found that a completely automatic translation approach using Google leads to micro F-Scores (between 0.861 and 0.868, depending on the identification approach) similar to the ones obtained through a more expensive semi-automatic translation approach using Unbabel (between 0.862 and 0.870). To better understand the results I also performed a qualitative analysis of the type of errors found in the automatic and semi-automatic translations. The MRRAD corpus and annotations used in this work can be found at https://github.com/lasigeBioTM/MRRAD

Foreword

The aim of this Workshop is to focus on building and evaluating resources used to facilitate biomedical text mining, including their design, update, delivery, quality assessment, evaluation and dissemination. Key resources of interest are lexical and knowledge repositories (controlled vocabularies, terminologies, thesauri, ontologies) and annotated corpora, including both task-specific resources and repositories reengineered from biomedical or general language resources. Of particular interest is the process of building annotated resources, including designing guidelines and annotation schemas (aiming at both syntactic and semantic interoperability) and relying on language engineering standards. Challenging aspects are updates and evolution management of resources, as well as their documentation, dissemination and evaluation

A systematic review of natural language processing applied to radiology reports

NLP has a significant role in advancing healthcare and has been found to be key in extracting structured information from radiology reports. Understanding recent developments in NLP application to radiology is of significance but recent reviews on this are limited. This study systematically assesses recent literature in NLP applied to radiology reports. Our automated literature search yields 4,799 results using automated filtering, metadata enriching steps and citation search combined with manual review. Our analysis is based on 21 variables including radiology characteristics, NLP methodology, performance, study, and clinical application characteristics. We present a comprehensive analysis of the 164 publications retrieved with each categorised into one of 6 clinical application categories. Deep learning use increases but conventional machine learning approaches are still prevalent. Deep learning remains challenged when data is scarce and there is little evidence of adoption into clinical practice. Despite 17% of studies reporting greater than 0.85 F1 scores, it is hard to comparatively evaluate these approaches given that most of them use different datasets. Only 14 studies made their data and 15 their code available with 10 externally validating results. Automated understanding of clinical narratives of the radiology reports has the potential to enhance the healthcare process but reproducibility and explainability of models are important if the domain is to move applications into clinical use. More could be done to share code enabling validation of methods on different institutional data and to reduce heterogeneity in reporting of study properties allowing inter-study comparisons. Our results have significance for researchers providing a systematic synthesis of existing work to build on, identify gaps, opportunities for collaboration and avoid duplication

The clinical features of the piriformis syndrome: a systematic review

Piriformis syndrome, sciatica caused by compression of the sciatic nerve by the piriformis muscle, has been described for over 70 years; yet, it remains controversial. The literature consists mainly of case series and narrative reviews. The objectives of the study were: first, to make the best use of existing evidence to estimate the frequencies of clinical features in patients reported to have PS; second, to identify future research questions. A systematic review was conducted of any study type that reported extractable data relevant to diagnosis. The search included all studies up to 1 March 2008 in four databases: AMED, CINAHL, Embase and Medline. Screening, data extraction and analysis were all performed independently by two reviewers. A total of 55 studies were included: 51 individual and 3 aggregated data studies, and 1 combined study. The most common features found were: buttock pain, external tenderness over the greater sciatic notch, aggravation of the pain through sitting and augmentation of the pain with manoeuvres that increase piriformis muscle tension. Future research could start with comparing the frequencies of these features in sciatica patients with and without disc herniation or spinal stenosis

Contributions to information extraction for spanish written biomedical text

285 p.Healthcare practice and clinical research produce vast amounts of digitised, unstructured data in multiple languages that are currently underexploited, despite their potential applications in improving healthcare experiences, supporting trainee education, or enabling biomedical research, for example. To automatically transform those contents into relevant, structured information, advanced Natural Language Processing (NLP) mechanisms are required. In NLP, this task is known as Information Extraction. Our work takes place within this growing field of clinical NLP for the Spanish language, as we tackle three distinct problems. First, we compare several supervised machine learning approaches to the problem of sensitive data detection and classification. Specifically, we study the different approaches and their transferability in two corpora, one synthetic and the other authentic. Second, we present and evaluate UMLSmapper, a knowledge-intensive system for biomedical term identification based on the UMLS Metathesaurus. This system recognises and codifies terms without relying on annotated data nor external Named Entity Recognition tools. Although technically naive, it performs on par with more evolved systems, and does not exhibit a considerable deviation from other approaches that rely on oracle terms. Finally, we present and exploit a new corpus of real health records manually annotated with negation and uncertainty information: NUBes. This corpus is the basis for two sets of experiments, one on cue andscope detection, and the other on assertion classification. Throughout the thesis, we apply and compare techniques of varying levels of sophistication and novelty, which reflects the rapid advancement of the field

Named Entity Recognition and Linking in a Multilingual Biomedical Setting

Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021Information analysis is an essential process for all researchers and physicians. However, the amount of biomedical literature that we currently have available and the format in which it is found make this process difficult. Therefore, it is essential to apply text mining tools to automatically obtain information from these documents. The problem is that most of these tools are not designed to deal with non-English languages, which is critical in the biomedical literature, since many of these documents are written in the authors’ native language. Although there have been organized several shared tasks where text mining tools were developed for the Spanish language, the same does not happen for the Portuguese language. However, due to the lexical similarity between the two languages, it is possible to hypothesize that the tools for the two languages may be similar and that there is an annotation transfer between Portuguese and Spanish. To contribute to the development of text mining tools for Portuguese and Spanish, this dissertation presents the ICERL (Iberian Cancer-related Entity Recognition and Linking) system, a NERL (Named Entity Recognition and Linking) system that uses deep learning and it is composed of two similar pipelines for each language, and the parallel corpus ICR (Iberian Cancer-related) corpus. Both these tools are focused on the oncology domain. The application of the ICERL system on the ICR corpus resulted in 3,999 annotations in Spanish and 3,287 in Portuguese. The similarities between the annotations of the two languages and the F1-score of 0.858 that resulted from the comparison of the Portuguese annotations with the Spanish ones confirm the hypothesis initially presented.A divulgação de descobertas realizadas pelos investigadores e médicos é feita através de vários documentos como livros, artigos, patentes e outros tipos de publicações. Para que investigadores estejam atualizados sobre a sua área de interesse, é essencial que realizem uma análise rápida e eficaz destes documentos. Isto porque, quanto mais eficiente for esta fase, melhores serão os resultados que serão obtidos e, quanto mais rápida for, mais tempo poderão dedicar a outras componentes dos seus trabalhos. No entanto, a velocidade com que estes documentos são publicados e o facto de o texto presente nos mesmos ser expresso em linguagem natural dificulta esta tarefa. Por isso, torna-se essencial a aplicação de ferramentas de prospeção de texto para a extração de informação. As ferramentas de prospeção de texto são compostas por diversas etapas, como por exemplo, Reconhecimento de Entidades Nomeadas (em inglês Named Entity Recognition ou NER) e Mapeamento de Entidades Nomeadas (em inglês Named Entity Linking ou NEL). A etapa NER corresponde à identificação de uma entidade no texto. NEL consiste na ligação de entidades a uma base de conhecimento. Os sistemas estado-de-arte para a NER são métodos de aprendizagem profunda e normalmente utilizam a arquitetura BiLSTM-CRF. Por outro lado, os sistemas estado-de-arte NEL usam não só métodos de aprendizagem profunda, mas também métodos baseados em grafos. A maioria dos sistemas de prospeção de texto que atualmente temos disponíveis está desenhada ape nas para a língua inglesa, o que é problemático, pois muitas das vezes a literatura biomédica encontra-se descrita na língua nativa dos autores. Para resolver este problema têm surgido competições para desenvolver sistemas de prospeção de texto para outras línguas que não o inglês. Uma das línguas que têm sido um dos principais focos destas competições é a língua espanhola. O espanhol é a segunda língua com o maior número de falantes nativos no mundo e com um elevado número de publicações biomédicas disponível. Um dos exemplos de competições para a língua espanhola é o CANTEMIST. O objetivo do CANTEMIST passa pela identificação de entidades do domínio oncológico e a ligação das mesmas à base de dados Clasificación Internacional de Enfermedades para Oncología (CIE-O). Por outro lado, o português não têm sido alvo de grande interesse por parte destas competições. Devido ao facto de que o português e o espanhol derivarem do latim, existe uma semelhança lexical elevada entre as duas línguas (89%). Portanto, é possível assumir que as soluções encontradas para espanhol possam ser adaptadas ou utilizadas para o português, e que exista transferências de anotações entre as duas línguas. Por isso, o objetivo deste trabalho passa por criar ferramentas que validem esta hipótese: o sistema ICERL (Iberian Cancer-related Entity Recognition and Linking) e o corpus ICR (Iberian Cancer-related). O sistema ICERL é um sistema NERL (Named Entity Recognition and Linking) bilíngue português-espanhol, enquanto que o ICR é um corpus paralelo para as mesmas línguas. Ambas as ferramentas estão desenhadas para o domínio oncológico. A primeira etapa no desenvolvimento do sistema ICERL passou pela criação de uma pipeline NERL para a língua espanhola específica para o domínio oncológico. Esta pipeline foi baseada no trabalho desenvolvido pela equipa LasigeBioTM na competição CANTEMIST. A abordagem apresentada pelo LasigeBioTM no CANTEMIST consiste na utilização da framework Flair para a tarefa NER e do algoritmo Personalized PageRank (PPR) para a tarefa NEL. O Flair é uma ferramenta que permite a combinação de diferentes embeddings (representações vetoriais para palavras) de diferentes modelos num só para a tarefa NER. O PPR é uma variação do algoritmo PageRank que é utilizado para classificar importância de páginas web. O algoritmo PageRank é aplicado sobre um grafo. Originalmente, cada nó do grafo representava uma página web e as ligações entre nós representavam hiperligações entre páginas. O algoritmo estima a coerência de cada nó no grafo, isto é, a sua relevância. No contexto da tarefa NEL, o grafo é composto por candidatos para as entidades de interesse. O Flair foi utilizado pela equipa LasigeBioTM para o treino de embeddings que foram obtidos em documentos em espanhol do PubMed. Estes embeddings foram integrados num modelo para NER que foi treinado nos conjuntos de treino e desenvolvimento do corpus do CANTEMIST. O modelo treinado foi depois utilizado no conjunto de teste do corpus do CANTEMIST para a obtenção de ficheiros de anotação com as entidades reconhecidas. Foi depois feita uma procura pelos candidatos para a tarefa de NEL das entidades reconhecidas em três bases de dados: o CIE-O, o Health Sciences Descriptors (DeCS) e o International Classification of Diseases (ICD). A partir destes candidatos foi construído um grafo e através do algoritmo PPR os candidatos foram classificados e foi escolhido o melhor candidato para ligar cada entidade. Esta pipeline foi aperfeiçoada através da adição de novos embeddings, um prolongamento do treino no modelo NER e uma correção de erros no código do sistema para a tarefa NEL. Apesar destas alterações contribuírem para um aumento significativo na performance da tarefa NEL (medida-F de 0.0061 para 0.665), o mesmo não aconteceu para a tarefa NER (medida-F de 0.741 para 0.754). A versão final do sistema ICERL é composta por uma pipeline para a língua portuguesa e pela pipeline que foi testada no corpus do CANTEMIST, com uma ligeira diferença na tarefa NEL: em vez de ser escolhido apenas um candidato para cada entidade, é escolhida uma lista de candidatos do CIE-O e o DeCS. Já na pipeline portuguesa são escolhidos candidatos do DeCS e da Classificação Internacional de Doenças (CID). Esta diferença na tarefa NEL deve-se ao método que foi utilizado para avaliar a performance do sistema ICERL e para não restringir o sistema a apenas um candidato e a um vocabulário. Para a construção da pipeline portuguesa, três modelos para a tarefa NER foram testados e concluiu-se que a melhor abordagem passaria pela combinação de um modelo semelhante ao modelo utilizado na pipeline espanhola e o modelo BioBERTpt. Devido à elevada semelhança lexical entre as duas línguas, foi testada a hipótese de utilização da mesma pipeline para as duas línguas. No entanto, através do software NLPStatTest foi possível concluir que a utilização de uma pipeline específica para cada língua traduz-se numa melhoria de 58 por cento na medida-F para os textos em português. O corpus ICR é composto por 1555 documentos para cada língua que foram retirados do SciELO. Uma vez que a pipeline espanhola foi treinada com ficheiros do CANTEMIST corpus, foi também necessário retirar documentos do SciELO e do PubMed para treinar a pipeline portuguesa. O sistema ICERL foi aplicado ao corpus ICR e o método de avaliação passou pela comparação dos resultados das anotações portuguesas com as anotações em espanhol. Isto porque foi possível avaliar a performance da pipeline espanhol no corpus do CANTEMIST, e os resultados obtidos foram próximos do estado-de-arte. A aplicação do sistema ICERL no corpus ICR resultou em 3999 anotações em espanhol sendo que 216 dessas anotações são únicas e 3287 em português sendo que 171 dessas anotações são únicas. Para além disso, a entidade câncer é a entidade mais frequente para as duas línguas. Para além destas semelhanças nas anotações, o facto de ter sido obtido 0.858 em medida-F no método de avaliação permite concluir que existe transferências de anotações entre as duas línguas e que é possível utilizar ferramentas de prospeção de texto semelhantes para ambas

Current Challenges in the Application of Algorithms in Multi-institutional Clinical Settings

The Coronavirus disease pandemic has highlighted the importance of artificial intelligence in multi-institutional clinical settings. Particularly in situations where the healthcare system is overloaded, and a lot of data is generated, artificial intelligence has great potential to provide automated solutions and to unlock the untapped potential of acquired data. This includes the areas of care, logistics, and diagnosis. For example, automated decision support applications could tremendously help physicians in their daily clinical routine. Especially in radiology and oncology, the exponential growth of imaging data, triggered by a rising number of patients, leads to a permanent overload of the healthcare system, making the use of artificial intelligence inevitable. However, the efficient and advantageous application of artificial intelligence in multi-institutional clinical settings faces several challenges, such as accountability and regulation hurdles, implementation challenges, and fairness considerations. This work focuses on the implementation challenges, which include the following questions: How to ensure well-curated and standardized data, how do algorithms from other domains perform on multi-institutional medical datasets, and how to train more robust and generalizable models? Also, questions of how to interpret results and whether there exist correlations between the performance of the models and the characteristics of the underlying data are part of the work. Therefore, besides presenting a technical solution for manual data annotation and tagging for medical images, a real-world federated learning implementation for image segmentation is introduced. Experiments on a multi-institutional prostate magnetic resonance imaging dataset showcase that models trained by federated learning can achieve similar performance to training on pooled data. Furthermore, Natural Language Processing algorithms with the tasks of semantic textual similarity, text classification, and text summarization are applied to multi-institutional, structured and free-text, oncology reports. The results show that performance gains are achieved by customizing state-of-the-art algorithms to the peculiarities of the medical datasets, such as the occurrence of medications, numbers, or dates. In addition, performance influences are observed depending on the characteristics of the data, such as lexical complexity. The generated results, human baselines, and retrospective human evaluations demonstrate that artificial intelligence algorithms have great potential for use in clinical settings. However, due to the difficulty of processing domain-specific data, there still exists a performance gap between the algorithms and the medical experts. In the future, it is therefore essential to improve the interoperability and standardization of data, as well as to continue working on algorithms to perform well on medical, possibly, domain-shifted data from multiple clinical centers