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Enregistrement W4285391730 · doi:10.3389/fonc.2022.920393

Predicting Adverse Radiation Effects in Brain Tumors After Stereotactic Radiotherapy With Deep Learning and Handcrafted Radiomics

2022· article· en· W4285391730 sur OpenAlexaff
Simon Keek, Manon Beuque, Sergey Primakov, Henry C. Woodruff, Avishek Chatterjee, Janita E. van Timmeren, Martin Vallières, Lizza Hendriks, Johannes Kraft, Nicolaus Andratschke, Steve Braunstein, Olivier Morin, Philippe Lambin

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Oncology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensMcGill UniversityUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesFP7 Research for the Benefit of SMEsEurostarsH2020 Marie Skłodowska-Curie ActionsH2020 European Research CouncilEuropean CommissionUniversität ZürichInterregEuropean Research CouncilKWF Kankerbestrijding
Mots-clésRadiomicsRadiation therapyAdverse effectMedicineRadiosurgeryStereotactic radiotherapyRadiologyMedical physicsInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

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)0,001
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 enseignants0,449
Score d'incertitude au seuil0,697

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
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 recherche0,0000,001
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 Opus0,003
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,251 · 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

Citations15
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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