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Enregistrement W3096347997 · doi:10.1371/journal.pone.0241917

Localized prediction of tissue outcome in acute ischemic stroke patients using diffusion- and perfusion-weighted MRI datasets

2020· article· en· W3096347997 sur OpenAlexafffund
Malte Grosser, Susanne Gellißen, Patrick Borchert, Jan Sedlacik, Jawed Nawabi, Jens Fiehler, Nils D. Forkert

Notice bibliographique

RevuePLoS ONE · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAcute Ischemic Stroke Management
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesHeart and Stroke Foundation of Canada
Mots-clésVoxelReceiver operating characteristicRandom forestArtificial intelligenceLogistic regressionComputer sciencePattern recognition (psychology)Parametric statisticsStroke (engine)Perfusion scanningMedicineMachine learningPerfusionRadiologyStatisticsMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: An accurate prediction of tissue outcome in acute ischemic stroke patients is of high interest for treatment decision making. To date, various machine learning models have been proposed that combine multi-parametric imaging data for this purpose. However, most of these machine learning models were trained using voxel information extracted from the whole brain, without taking differences in susceptibility to ischemia into account that exist between brain regions. The aim of this study was to develop and evaluate a local tissue outcome prediction approach, which makes predictions using locally trained machine learning models and thus accounts for regional differences. MATERIAL AND METHODS: Multi-parametric MRI data from 99 acute ischemic stroke patients were used for the development and evaluation of the local tissue outcome prediction approach. Diffusion (ADC) and perfusion parameter maps (CBF, CBV, MTT, Tmax) and corresponding follow-up lesion masks for each patient were registered to the MNI brain atlas. Logistic regression (LR) and random forest (RF) models were trained employing a local approach, which makes predictions using models individually trained for each specific voxel position using the corresponding local data. A global approach, which uses a single model trained using all voxels of the brain, was used for comparison. Tissue outcome predictions resulting from the global and local RF and LR models, as well as a combined (hybrid) approach were quantitatively evaluated and compared using the area under the receiver operating characteristic curve (ROC AUC), the Dice coefficient, and the sensitivity and specificity metrics. RESULTS: Statistical analysis revealed the highest ROC AUC and Dice values for the hybrid approach. With 0.872 (ROC AUC; LR) and 0.353 (Dice; RF), these values were significantly higher (p < 0.01) than the values of the two other approaches. In addition, the local approach achieved the highest sensitivity of 0.448 (LR). Overall, the hybrid approach was only outperformed in sensitivity (LR) by the local approach and in specificity by both other approaches. However, in these cases the effect sizes were comparatively small. CONCLUSION: The results of this study suggest that using locally trained machine learning models can lead to better lesion outcome prediction results compared to a single global machine learning model trained using all voxel information independent of the location in the brain.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
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 savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,037
Tête enseignante GPT0,260
Écart entre enseignants0,223 · 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

Citations14
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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