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Enregistrement W3127098127 · doi:10.1101/2021.01.29.21250803

Radiomics Analysis of Clinical Myocardial Perfusion Stress SPECT Images to Identify Coronary Artery Calcification

2021· preprint· en· W3127098127 sur OpenAlexaff
Saeed Ashrafinia, Pejman Dalaie, Mohammad Salehi Sadaghiani, Thomas H. Schindler, Martin G. Pomper, Arman Rahmim

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesSociety of Nuclear Medicine and Molecular Imaging
Mots-clésUnivariateCoronary artery diseaseMedicineUnivariate analysisRadiologyMyocardial perfusion imagingFeature selectionVoxelCADMultivariate statisticsNuclear medicineMultivariate analysisArtificial intelligenceComputer scienceCardiologyInternal medicineMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Purpose Myocardial perfusion stress SPECT (MPSS) is an established diagnostic test for patients suspected with coronary artery disease (CAD). Meanwhile, coronary artery calcification (CAC) scoring obtained from diagnostic CT is a highly specific test, offering incremental diagnostic information in identifying patients with significant CAD yet normal MPSS scans. However, after decades of wide utilization of MPSS, CAC is not commonly reimbursed (e.g. by the CMS), nor widely deployed in community settings. We aimed to perform radiomics analysis of normal MPSS scans to investigate the potential to predict the CAC score. Methods We collected data from 428 patients with normal (non-ischemic) MPSS ( 99m Tc-Sestamibi; consensus reading). A nuclear medicine physician verified iteratively reconstructed images (attenuation-corrected) to be free from fixed perfusion defects and artifactual attenuation. 3D images were automatically segmented into 4 regions of interest (ROIs), including myocardium and 3 vascular segments (LAD-LCX-RCA). We used our software package, standardized environment for radiomics analysis (SERA), to extract 487 radiomic features in compliance with the image biomarker standardization initiative (IBSI). Isotropic cubic voxels were discretized using fixed bin-number discretization (8 schemes). We first performed blind-to-outcome feature selection focusing on a priori usefulness, dynamic range, and redundancy of features. Subsequently, we performed univariate and multivariate machine learning analyses to predict CAC scores from i) selected radiomic features, ii) 10 clinical features, iii) combined radiomics + clinical features. Univariate analysis invoked Spearman correlation with Benjamini-Hotchberg false-discovery correction. The multivariate analysis incorporated stepwise linear regression, where we randomly selected a 15% test set and divided the other 85% of data into 70% training and 30% validation sets. Training started from a constant (intercept) model, iteratively adding/removing features (stepwise regression), invoking Akaike information criterion (AIC) to discourage overfitting. Validation was run similarly, except that the training output model was used as the initial model. We randomized training/validation sets 20 times, selecting the best model using log-likelihood for evaluation in the test set. Assessment in the test set was performed thoroughly by running the entire operation 50 times, subsequently employing Fisher’s method to verify the significance of independent tests. Results Unsupervised feature selection significantly reduced 8×487 features to 56. In univariate analysis, no feature survived FDR to directly correlate with CAC scores. Applying Fisher’s method to the multivariate regression results demonstrated combining radiomics with the clinical features to enhance the significance of the prediction model across all cardiac segments. The median absolute Pearson’s coefficient values / p-values for the three feature-pools (radiomics, clinical, combined) were: (0.15, 0.38, 0.41)/(0.1, 0.001, 0.0006) for myocardium, (0.24, 0.35, 0.41)/(0.05, 0.004, 0.0007) for LAD, (0.07, 0.24, 0.28)/(0.4, 0.06, 0.02), for LCX, and (0.06, 0.16, 0.24)/(0.4, 0.2, 0.05) for RCA, demonstrating consistently enhanced correlation and significance for combined radiomics and clinical features across all cardiac segments. Conclusions Our standardized and statistically robust multivariate analysis demonstrated significant prediction of the CAC score for all cardiac segments when combining MPSS radiomic features with clinical features, suggesting radiomics analysis can add diagnostic or prognostic value to standard MPSS for wide clinical usage.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,033
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0000,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,038
Tête enseignante GPT0,395
Écart entre enseignants0,358 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeObservationnel
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

Citations11
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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