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Enregistrement W4212897755 · doi:10.1016/s2589-7500(21)00270-3

Development and validation of an ensemble machine learning framework for detection of all-cause advanced hepatic fibrosis: a retrospective cohort study

2022· article· en· W4212897755 sur OpenAlexafffundabout
Soren Sabet Sarvestany, Jeffrey C. Kwong, Amirhossein Azhie, Victor Dong, Orlando Cerocchi, Ahmed Ali, Ravikiran S. Karnam, Hadi Kuriry, Mohamed Shengir, Elisa Candido, Raquel Duchen, Giada Sebastiani, Keyur Patel, Anna Goldenberg, Mamatha Bhat

Notice bibliographique

RevueThe Lancet Digital Health · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueLiver Disease Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensVector InstituteMcGill University Health CentreMcGill UniversityToronto General HospitalUniversity of TorontoUniversity Health NetworkSickKids FoundationPublic Health Ontario
Organismes subventionnairesFonds de Recherche du Québec - SantéInstitute for Clinical Evaluative SciencesMinistry of Health -SingaporeSick Kids FoundationUniversity Health Network
Mots-clésRandom forestArtificial intelligenceTransient elastographyReceiver operating characteristicMedicineCirrhosisMachine learningGradient boostingLogistic regressionRetrospective cohort studySupport vector machineFatty liverHepatic fibrosisHepatologyInternal medicineFibrosisElastographyLiver biopsyArtificial neural networkEnsemble learningComputer scienceBiopsyDiseaseRadiologyLiver fibrosisUltrasound

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Cirrhosis is the result of advanced scarring (or fibrosis) of the liver, and is often diagnosed once decompensation with associated complications has occurred. Current non-invasive tests to detect advanced liver fibrosis have limited performance, with many indeterminate classifications. We aimed to identify patients with advanced liver fibrosis of all-causes using machine learning algorithms (MLAs). METHODS: In this retrospective study of routinely collected laboratory, clinical, and demographic data, we trained six MLAs (support vector machine, random forest classifier, gradient boosting classifier, logistic regression, artificial neural network, and an ensemble of all these algorithms) to detect advanced fibrosis using 1703 liver biopsies from patients seen at the Toronto Liver Clinic (TLC) between Jan 1, 2000, and Dec 20, 2014. Performance was validated using five datasets derived from patient data provided by the TLC (n=104 patients with a biopsy sample taken between March 24, 2014, and Dec 31, 2017) and McGill University Health Centre (MUHC; n=404). Patients with decompensated cirrhosis were excluded. Performance was benchmarked against aspartate aminotransferase-to-platelet ratio index (APRI), fibrosis-4 index (FIB-4), non-alcoholic fatty liver disease fibrosis score (NFS), transient elastography, and an independent panel of five hepatology experts (MB, GS, HK, KP, and RSK). MLA performance was evaluated using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) and the percentage of determinate classifications. FINDINGS: The best MLA was an ensemble algorithm of support vector machine, random forest classifier, gradient boosting classifier, logistic regression, and neural network algorithms, which achieved 100% determinate classifications (95% CI 100·0-100·0), an AUROC score of 0·870 (95% CI 0·797-0·931) on the TLC validation set (fibrosis stages F0 and F1 vs F4), and an AUROC of 0·716 (95% CI 0·664-0·766) on the MUHC validation set (fibrosis stages F0, F1, and F2 vs F3 and F4). The ensemble MLA outperformed all routinely used biomarkers and achieved comparable performance to hepatologists as measured by AUROC and percentage of indeterminate classifications in both the TLC validation dataset (APRI AUROC score 0·719 [95% CI 0·611-0·820], 83·7% determinate [95% CI 76·0-90·4]; FIB-4 AUROC score 0·825 [95% CI 0·730-0·912], 72·1% determinate [95% CI 63·5-80·8]) and the MUHC validation dataset (APRI AUROC score 0·618 [95% CI 0·548-0·691], 75·5% determinate [95% CI 71·5-79·2]; FIB-4 AUROC score 0·717 (95% CI 0·652-0·776), 75·5% determinate [95% CI 0·713-0·797]), and achieving only slightly lower AUROC than transient elastography (0·773 [95% CI 0·699-0·834] vs 0·826 [95% CI 0·758-0·889]). INTERPRETATION: We have shown that an ensemble MLA outperforms non-imaging-based methods in detecting advanced fibrosis across different causes of liver disease. Our MLA was superior to APRI, FIB-4, and NFS with no indeterminate classifications, while achieving performance comparable to an independent panel of experts. MLAs using routinely collected data could identify patients at high-risk of advanced hepatic fibrosis and cirrhosis among patients with chronic liver disease, allowing intervention before onset of decompensation. FUNDING: Toronto General Hospital Foundation.

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)0,017
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,016
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut 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 enseignants0,017
Score d'incertitude au seuil0,091

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0170,016
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,035
Tête enseignante GPT0,330
Écart entre enseignants0,295 · 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'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

Citations39
Publié2022
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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