A human-in-the-loop based Bayesian network approach to improve imbalanced radiation outcomes prediction for hepatocellular cancer patients with stereotactic body radiotherapy
Notice bibliographique
Résumé
Background: Imbalanced outcome is one of common characteristics of oncology datasets. Current machine learning approaches have limitation in learning from such datasets. Here, we propose to resolve this problem by utilizing a human-in-the-loop (HITL) approach, which we hypothesize will also lead to more accurate and explainable outcome prediction models. Methods: A total of 119 HCC patients with 163 tumors were used in the study. 81 patients with 104 tumors from the University of Michigan Hospital treated with SBRT were considered as a discovery dataset for radiation outcomes model building. The external testing dataset included 59 tumors from 38 patients with SBRT from Princess Margaret Hospital. In the discovery dataset, 100 tumors from 77 patients had local control (LC) (96% of 104 tumors) and 23 patients had at least one grade increment of ALBI (I-ALBI) during six-month follow up (28% of 81 patients). Each patient had a total of 110 features, where 15 or 20 features were identified by physicians as expert knowledge features (EKFs) for LC or I-ALBI prediction. We proposed a HITL based Bayesian network (HITL-BN) approach to enhance the capability of selecting important features from imbalanced data in terms of accuracy and explainability through humans' participation by integrating feature importance ranking and Markov blanket algorithms. A pure data-driven Bayesian network (PD-BN) method was applied to the same discovery dataset of HCC patients as a benchmark. Results: In the training and testing phases, the areas under receiver operating characteristic curves of the HITL-BN models for LC or I-ALBI prediction during SBRT are 0.85 (95% confidence interval: 0.75-0.95) or 0.89 (0.81-0.95) and 0.77 or 0.78, respectively. They significantly outperformed the during-treatment PD-BN model in predicting LC or I-ALBI based on the discovery cross-validation and testing datasets from the Delong tests. Conclusion: By allowing the human expert to be part of the model building process, the HITL-BN approach yielded significantly improved accuracy as well as better explainability when dealing with imbalanced outcomes in the prediction of post-SBRT treatment response of HCC patients when compared to the PD-BN method.
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 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 | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| 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 ».