Using Artificial Intelligence to Learn Optimal Regimen Plan for Alzheimer’s Disease
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Background Alzheimer’s Disease (AD) is a progressive neurological disorder with no specific curative medications. While only a few medications are approved by FDA (i.e., donepezil, galantamine, rivastigmine, and memantine) to relieve symptoms (e.g., cognitive decline), sophisticated clinical skills are crucial to optimize the appropriate regimens given the multiple coexisting comorbidities in this patient population. Objective Here, we propose a study to leverage reinforcement learning (RL) to learn the clinicians’ decisions for AD patients based on the longitude records from Electronic Health Records (EHR). Methods In this study, we withdraw 1,736 patients fulfilling our criteria, from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative(ADNI) database. We focused on the two most frequent concomitant diseases, depression, and hypertension, thus resulting in five main cohorts, 1) whole data, 2) AD-only, 3) AD-hypertension, 4) AD-depression, and 5) AD-hypertension-depression. We modeled the treatment learning into an RL problem by defining the three factors (i.e., states, action, and reward) in RL in multiple strategies, where a regression model and a decision tree are developed to generate states, six main medications extracted (i.e., no drugs, cholinesterase inhibitors, memantine, hypertension drugs, a combination of cholinesterase inhibitors and memantine, and supplements or other drugs) are for action, and Mini-Mental State Exam (MMSE) scores are for reward. Results Given the proper dataset, the RL model can generate an optimal policy (regimen plan) that outperforms the clinician’s treatment regimen. With the smallest data samples, the optimal-policy (i.e., policy iteration and Q-learning) gained a lesser reward than the clinician’s policy (mean -2.68 and -2.76 vs . -2.66, respectively), but it gained more reward once the data size increased (mean -3.56 and -2.48 vs . -3.57, respectively). Conclusions Our results highlight the potential of using RL to generate the optimal treatment based on the patients’ longitude records. Our work can lead the path toward the development of RL-based decision support systems which could facilitate the daily practice to manage Alzheimer’s disease with comorbidities.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».