Predicting the outcome of radiotherapy in brain metastasis by integrating the clinical and MRI‐based deep learning features
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: A considerable proportion of metastatic brain tumors progress locally despite stereotactic radiation treatment, and it can take months before such local progression is evident on follow-up imaging. Prediction of radiotherapy outcome in terms of tumor local failure is crucial for these patients and can facilitate treatment adjustments or allow for early salvage therapies. PURPOSE: In this work, a novel deep learning architecture is introduced to predict the outcome of local control/failure in brain metastasis treated with stereotactic radiation therapy using treatment-planning magnetic resonance imaging (MRI) and standard clinical attributes. METHODS: At the core of the proposed architecture is an InceptionResentV2 network to extract distinct features from each MRI slice for local outcome prediction. A recurrent or transformer network is integrated into the architecture to incorporate spatial dependencies between MRI slices into the predictive modeling. A visualization method based on prediction difference analysis is coupled with the deep learning model to illustrate how different regions of each lesion on MRI contribute to the model's prediction. The model was trained and optimized using the data acquired from 99 patients (116 lesions) and evaluated on an independent test set of 25 patients (40 lesions). RESULTS: The results demonstrate the promising potential of the MRI deep learning features for outcome prediction, outperforming standard clinical variables. The prediction model with only clinical variables demonstrated an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) of 0.68. The MRI deep learning models resulted in AUCs in the range of 0.72 to 0.83 depending on the mechanism to integrate information from MRI slices of each lesion. The best prediction performance (AUC = 0.86) was associated with the model that combined the MRI deep learning features with clinical variables and incorporated the inter-slice dependencies using a long short-term memory recurrent network. The visualization results highlighted the importance of tumor/lesion margins in local outcome prediction for brain metastasis. CONCLUSIONS: The promising results of this study show the possibility of early prediction of radiotherapy outcome for brain metastasis via deep learning of MRI and clinical attributes at pre-treatment and encourage future studies on larger groups of patients treated with other radiotherapy modalities.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».