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Enregistrement W2570913926 · doi:10.1186/s12880-016-0172-6

Dimensionality reduction-based fusion approaches for imaging and non-imaging biomedical data: concepts, workflow, and use-cases

2017· article· en· W2570913926 sur OpenAlexfundno aff
Satish E. Viswanath, Pallavi Tiwari, George Lee, Anant Madabhushi

Notice bibliographique

RevueBMC Medical Imaging · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesU.S. Army Medical Research Acquisition ActivityCongressionally Directed Medical Research ProgramsNational Institute of Diabetes and Digestive and Kidney DiseasesNational Institute on AgingNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringCanadian Institutes of Health ResearchGenentechNational Institutes of HealthDOD Peer Reviewed Cancer Research ProgramIXICOWallace H. Coulter FoundationH. Lundbeck A/SNational Cancer InstituteServierEisaiNorthern California Institute for Research and EducationPfizerBiogenBioClinicaNational Science FoundationCase Western Reserve UniversityBristol-Myers SquibbCleveland ClinicF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaNovartis Pharmaceuticals CorporationU.S. Department of DefenseEli Lilly and CompanyFoundation for the National Institutes of HealthCase Comprehensive Cancer Center, Case Western Reserve UniversityAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Association
Mots-clésComputer scienceWorkflowContext (archaeology)Dimensionality reductionSensor fusionArtificial intelligenceIdentification (biology)Data miningData integrationMachine learningModalitiesDatabase

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: With a wide array of multi-modal, multi-protocol, and multi-scale biomedical data being routinely acquired for disease characterization, there is a pressing need for quantitative tools to combine these varied channels of information. The goal of these integrated predictors is to combine these varied sources of information, while improving on the predictive ability of any individual modality. A number of application-specific data fusion methods have been previously proposed in the literature which have attempted to reconcile the differences in dimensionalities and length scales across different modalities. Our objective in this paper was to help identify metholodological choices that need to be made in order to build a data fusion technique, as it is not always clear which strategy is optimal for a particular problem. As a comprehensive review of all possible data fusion methods was outside the scope of this paper, we have focused on fusion approaches that employ dimensionality reduction (DR). METHODS: In this work, we quantitatively evaluate 4 non-overlapping existing instantiations of DR-based data fusion, within 3 different biomedical applications comprising over 100 studies. These instantiations utilized different knowledge representation and knowledge fusion methods, allowing us to examine the interplay of these modules in the context of data fusion. The use cases considered in this work involve the integration of (a) radiomics features from T2w MRI with peak area features from MR spectroscopy for identification of prostate cancer in vivo, (b) histomorphometric features (quantitative features extracted from histopathology) with protein mass spectrometry features for predicting 5 year biochemical recurrence in prostate cancer patients, and (c) volumetric measurements on T1w MRI with protein expression features to discriminate between patients with and without Alzheimers' Disease. RESULTS AND CONCLUSIONS: Our preliminary results in these specific use cases indicated that the use of kernel representations in conjunction with DR-based fusion may be most effective, as a weighted multi-kernel-based DR approach resulted in the highest area under the ROC curve of over 0.8. By contrast non-optimized DR-based representation and fusion methods yielded the worst predictive performance across all 3 applications. Our results suggest that when the individual modalities demonstrate relatively poor discriminability, many of the data fusion methods may not yield accurate, discriminatory representations either. In summary, to outperform the predictive ability of individual modalities, methodological choices for data fusion must explicitly account for the sparsity of and noise in the feature space.

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)0,023
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,027
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,023
Score d'incertitude au seuil0,121

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0230,027
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,003
Bibliométrie0,0080,008
Études des sciences et des technologies0,0010,003
Communication savante0,0050,005
Science ouverte0,0020,004
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,073
Tête enseignante GPT0,363
Écart entre enseignants0,290 · 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'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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

En bref

Citations22
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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