Prediction of Preeclampsia and Intrauterine Growth Restriction: Development of Machine Learning Models on a Prospective Cohort
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Preeclampsia and intrauterine growth restriction are placental dysfunction-related disorders (PDDs) that require a referral decision be made within a certain time period. An appropriate prediction model should be developed for these diseases. However, previous models did not demonstrate robust performances and/or they were developed from datasets with highly imbalanced classes. OBJECTIVE: In this study, we developed a predictive model of PDDs by machine learning that uses features at 24-37 weeks' gestation, including maternal characteristics, uterine artery (UtA) Doppler measures, soluble fms-like tyrosine kinase receptor-1 (sFlt-1), and placental growth factor (PlGF). METHODS: A public dataset was taken from a prospective cohort study that included pregnant women with PDDs (66/95, 69%) and a control group (29/95, 31%). Preliminary selection of features was based on a statistical analysis using SAS 9.4 (SAS Institute). We used Weka (Waikato Environment for Knowledge Analysis) 3.8.3 (The University of Waikato, Hamilton, NZ) to automatically select the best model using its optimization algorithm. We also manually selected the best of 23 white-box models. Models, including those from recent studies, were also compared by interval estimation of evaluation metrics. We used the Matthew correlation coefficient (MCC) as the main metric. It is not overoptimistic to evaluate the performance of a prediction model developed from a dataset with a class imbalance. Repeated 10-fold cross-validation was applied. RESULTS: The classification via regression model was chosen as the best model. Our model had a robust MCC (.93, 95% CI .87-1.00, vs .64, 95% CI .57-.71) and specificity (100%, 95% CI 100-100, vs 90%, 95% CI 90-90) compared to each metric of the best models from recent studies. The sensitivity of this model was not inferior (95%, 95% CI 91-100, vs 100%, 95% CI 92-100). The area under the receiver operating characteristic curve was also competitive (0.970, 95% CI 0.966-0.974, vs 0.987, 95% CI 0.980-0.994). Features in the best model were maternal weight, BMI, pulsatility index of the UtA, sFlt-1, and PlGF. The most important feature was the sFlt-1/PlGF ratio. This model used an M5P algorithm consisting of a decision tree and four linear models with different thresholds. Our study was also better than the best ones among recent studies in terms of the class balance and the size of the case class (66/95, 69%, vs 27/239, 11.3%). CONCLUSIONS: Our model had a robust predictive performance. It was also developed to deal with the problem of a class imbalance. In the context of clinical management, this model may improve maternal mortality and neonatal morbidity and reduce health care costs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,013 | 0,016 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».