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Enregistrement W3203599921 · doi:10.2196/30079

Prediction Model of Osteonecrosis of the Femoral Head After Femoral Neck Fracture: Machine Learning–Based Development and Validation Study

2021· article· en· W3203599921 sur OpenAlexvenueno aff
Huan Wang, Wei Wu, Chunxia Han, Jiaqi Zheng, Xinyu Cai, Shi‐Min Chang, Junlong Shi, Nan Xu, Zisheng Ai

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueBone and Joint Diseases
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésFemoral headRandom forestMachine learningSupport vector machineArtificial intelligenceLogistic regressionLasso (programming language)MedicineFeature selectionFemoral neckComputer scienceGradient boostingAlgorithmDecision treeData setSurgeryInternal medicineOsteoporosis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: The absolute number of femoral neck fractures (FNFs) is increasing; however, the prediction of traumatic femoral head necrosis remains difficult. Machine learning algorithms have the potential to be superior to traditional prediction methods for the prediction of traumatic femoral head necrosis. OBJECTIVE: The aim of this study is to use machine learning to construct a model for the analysis of risk factors and prediction of osteonecrosis of the femoral head (ONFH) in patients with FNF after internal fixation. METHODS: We retrospectively collected preoperative, intraoperative, and postoperative clinical data of patients with FNF in 4 hospitals in Shanghai and followed up the patients for more than 2.5 years. A total of 259 patients with 43 variables were included in the study. The data were randomly divided into a training set (181/259, 69.8%) and a validation set (78/259, 30.1%). External data (n=376) were obtained from a retrospective cohort study of patients with FNF in 3 other hospitals. Least absolute shrinkage and selection operator regression and the support vector machine algorithm were used for variable selection. Logistic regression, random forest, support vector machine, and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) were used to develop the model on the training set. The validation set was used to tune the model hyperparameters to determine the final prediction model, and the external data were used to compare and evaluate the model performance. We compared the accuracy, discrimination, and calibration of the models to identify the best machine learning algorithm for predicting ONFH. Shapley additive explanations and local interpretable model-agnostic explanations were used to determine the interpretability of the black box model. RESULTS: A total of 11 variables were selected for the models. The XGBoost model performed best on the validation set and external data. The accuracy, sensitivity, and area under the receiver operating characteristic curve of the model on the validation set were 0.987, 0.929, and 0.992, respectively. The accuracy, sensitivity, specificity, and area under the receiver operating characteristic curve of the model on the external data were 0.907, 0.807, 0.935, and 0.933, respectively, and the log-loss was 0.279. The calibration curve demonstrated good agreement between the predicted probability and actual risk. The interpretability of the features and individual predictions were realized using the Shapley additive explanations and local interpretable model-agnostic explanations algorithms. In addition, the XGBoost model was translated into a self-made web-based risk calculator to estimate an individual's probability of ONFH. CONCLUSIONS: Machine learning performs well in predicting ONFH after internal fixation of FNF. The 6-variable XGBoost model predicted the risk of ONFH well and had good generalization ability on the external data, which can be used for the clinical prediction of ONFH after internal fixation of FNF.

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 enseignants0,289
Score d'incertitude au seuil0,326

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
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 Opus0,029
Tête enseignante GPT0,287
Écart entre enseignants0,259 · 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

Citations22
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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