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Enregistrement W3199719950 · doi:10.21037/qims-21-425

Longitudinal clustering analysis and prediction of Parkinson’s disease progression using radiomics and hybrid machine learning

2021· article· en· W3199719950 sur OpenAlexafffund
Mohammad R. Salmanpour, Mojtaba Shamsaei, Ghasem Hajianfar, Hamid Soltanian‐Zadeh, Arman Rahmim

Notice bibliographique

RevueQuantitative Imaging in Medicine and Surgery · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueParkinson's Disease Mechanisms and Treatments
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMassachusetts Department of Agricultural Resources
Mots-clésArtificial intelligenceCluster analysisComputer scienceMachine learningPrincipal component analysisPattern recognition (psychology)Linear discriminant analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: We employed machine learning approaches to (I) determine distinct progression trajectories in Parkinson's disease (PD) (unsupervised clustering task), and (II) predict progression trajectories (supervised prediction task), from early (years 0 and 1) data, making use of clinical and imaging features. METHODS: We studied PD-subjects derived from longitudinal datasets (years 0, 1, 2 & 4; Parkinson's Progressive Marker Initiative). We extracted and analyzed 981 features, including motor, non-motor, and radiomics features extracted for each region-of-interest (ROIs: left/right caudate and putamen) using our standardized standardized environment for radiomics analysis (SERA) radiomics software. Segmentation of ROIs on dopamine transposer - single photon emission computed tomography (DAT SPECT) images were performed via magnetic resonance images (MRI). After performing cross-sectional clustering on 885 subjects (original dataset) to identify disease subtypes, we identified optimal longitudinal trajectories using hybrid machine learning systems (HMLS), including principal component analysis (PCA) + K-Means algorithms (KMA) followed by Bayesian information criterion (BIC), Calinski-Harabatz criterion (CHC), and elbow criterion (EC). Subsequently, prediction of the identified trajectories from early year data was performed using multiple HMLSs including 16 Dimension Reduction Algorithms (DRA) and 10 classification algorithms. RESULTS: We identified 3 distinct progression trajectories. Hotelling's t squared test (HTST) showed that the identified trajectories were distinct. The trajectories included those with (I, II) disease escalation (2 trajectories, 27% and 38% of patients) and (III) stable disease (1 trajectory, 35% of patients). For trajectory prediction from early year data, HMLSs including the stochastic neighbor embedding algorithm (SNEA, as a DRA) as well as locally linear embedding algorithm (LLEA, as a DRA), linked with the new probabilistic neural network classifier (NPNNC, as a classifier), resulted in accuracies of 78.4% and 79.2% respectively, while other HMLSs such as SNEA + Lib_SVM (library for support vector machines) and t_SNE (t-distributed stochastic neighbor embedding) + NPNNC resulted in 76.5% and 76.1% respectively. CONCLUSIONS: This study moves beyond cross-sectional PD subtyping to clustering of longitudinal disease trajectories. We conclude that combining medical information with SPECT-based radiomics features, and optimal utilization of HMLSs, can identify distinct disease trajectories in PD patients, and enable effective prediction of disease trajectories from early year data.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
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 enseignants0,201
Score d'incertitude au seuil0,568

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,052
Tête enseignante GPT0,334
Écart entre enseignants0,281 · 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.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
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

Citations47
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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