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Enregistrement W2088210810 · doi:10.1118/1.4915284

Bayesian network ensemble as a multivariate strategy to predict radiation pneumonitis risk

2015· article· en· W2088210810 sur OpenAlexafffund
Sangkyu Lee, Norma Ybarra, K. Jeyaseelan, Sergio Faria, Neil Kopek, Pascale Brisebois, Jeffrey D. Bradley, Clifford G. Robinson, Jan Seuntjens, Issam El Naqa

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueEffects of Radiation Exposure
Établissements canadiensMontreal General HospitalMcGill University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Institutes of Health ResearchWestern Canada Research Grid
Mots-clésMultivariate statisticsRadiation PneumonitisBayesian probabilityMultivariate analysisBayesian networkComputer scienceMedical physicsEconometricsStatisticsArtificial intelligenceMedicineRadiation therapyMachine learningMathematicsRadiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: Prediction of radiation pneumonitis (RP) has been shown to be challenging due to the involvement of a variety of factors including dose-volume metrics and radiosensitivity biomarkers. Some of these factors are highly correlated and might affect prediction results when combined. Bayesian network (BN) provides a probabilistic framework to represent variable dependencies in a directed acyclic graph. The aim of this study is to integrate the BN framework and a systems' biology approach to detect possible interactions among RP risk factors and exploit these relationships to enhance both the understanding and prediction of RP. METHODS: The authors studied 54 nonsmall-cell lung cancer patients who received curative 3D-conformal radiotherapy. Nineteen RP events were observed (common toxicity criteria for adverse events grade 2 or higher). Serum concentration of the following four candidate biomarkers were measured at baseline and midtreatment: alpha-2-macroglobulin, angiotensin converting enzyme (ACE), transforming growth factor, interleukin-6. Dose-volumetric and clinical parameters were also included as covariates. Feature selection was performed using a Markov blanket approach based on the Koller-Sahami filter. The Markov chain Monte Carlo technique estimated the posterior distribution of BN graphs built from the observed data of the selected variables and causality constraints. RP probability was estimated using a limited number of high posterior graphs (ensemble) and was averaged for the final RP estimate using Bayes' rule. A resampling method based on bootstrapping was applied to model training and validation in order to control under- and overfit pitfalls. RESULTS: RP prediction power of the BN ensemble approach reached its optimum at a size of 200. The optimized performance of the BN model recorded an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) of 0.83, which was significantly higher than multivariate logistic regression (0.77), mean heart dose (0.69), and a pre-to-midtreatment change in ACE (0.66). When RP prediction was made only with pretreatment information, the AUC ranged from 0.76 to 0.81 depending on the ensemble size. Bootstrap validation of graph features in the ensemble quantified confidence of association between variables in the graphs where ten interactions were statistically significant. CONCLUSIONS: The presented BN methodology provides the flexibility to model hierarchical interactions between RP covariates, which is applied to probabilistic inference on RP. The authors' preliminary results demonstrate that such framework combined with an ensemble method can possibly improve prediction of RP under real-life clinical circumstances such as missing data or treatment plan adaptation.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,292
Écart entre enseignants0,277 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations48
Publié2015
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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