Predicting Adverse Radiation Effects in Brain Tumors After Stereotactic Radiotherapy With Deep Learning and Handcrafted Radiomics
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: There is a cumulative risk of 20-40% of developing brain metastases (BM) in solid cancers. Stereotactic radiotherapy (SRT) enables the application of high focal doses of radiation to a volume and is often used for BM treatment. However, SRT can cause adverse radiation effects (ARE), such as radiation necrosis, which sometimes cause irreversible damage to the brain. It is therefore of clinical interest to identify patients at a high risk of developing ARE. We hypothesized that models trained with radiomics features, deep learning (DL) features, and patient characteristics or their combination can predict ARE risk in patients with BM before SRT. Methods: = 237) from a separate institute. From each lesion in the training set, radiomics features were extracted and used to train an extreme gradient boosting (XGBoost) model. A DL model was trained on the same cohort to make a separate prediction and to extract the last layer of features. Different models using XGBoost were built using only radiomics features, DL features, and patient characteristics or a combination of them. Evaluation was performed using the area under the curve (AUC) of the receiver operating characteristic curve on the external dataset. Predictions for individual lesions and per patient developing ARE were investigated. Results: The best-performing XGBoost model on a lesion level was trained on a combination of radiomics features and DL features (AUC of 0.71 and recall of 0.80). On a patient level, a combination of radiomics features, DL features, and patient characteristics obtained the best performance (AUC of 0.72 and recall of 0.84). The DL model achieved an AUC of 0.64 and recall of 0.85 per lesion and an AUC of 0.70 and recall of 0.60 per patient. Conclusion: Machine learning models built on radiomics features and DL features extracted from BM combined with patient characteristics show potential to predict ARE at the patient and lesion levels. These models could be used in clinical decision making, informing patients on their risk of ARE and allowing physicians to opt for different therapies.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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 ».