Multi-institutional Prognostic Modeling in Head and Neck Cancer: Evaluating Impact and Generalizability of Deep Learning and Radiomics
Notice bibliographique
Résumé
Artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) are becoming critical in developing and deploying personalized medicine and targeted clinical trials. Recent advances in ML have enabled the integration of wider ranges of data including both medical records and imaging (radiomics). However, the development of prognostic models is complex as no modeling strategy is universally superior to others and validation of developed models requires large and diverse datasets to demonstrate that prognostic models developed (regardless of method) from one dataset are applicable to other datasets both internally and externally. Using a retrospective dataset of 2,552 patients from a single institution and a strict evaluation framework that included external validation on three external patient cohorts (873 patients), we crowdsourced the development of ML models to predict overall survival in head and neck cancer (HNC) using electronic medical records (EMR) and pretreatment radiological images. To assess the relative contributions of radiomics in predicting HNC prognosis, we compared 12 different models using imaging and/or EMR data. The model with the highest accuracy used multitask learning on clinical data and tumor volume, achieving high prognostic accuracy for 2-year and lifetime survival prediction, outperforming models relying on clinical data only, engineered radiomics, or complex deep neural network architecture. However, when we attempted to extend the best performing models from this large training dataset to other institutions, we observed significant reductions in the performance of the model in those datasets, highlighting the importance of detailed population-based reporting for AI/ML model utility and stronger validation frameworks. We have developed highly prognostic models for overall survival in HNC using EMRs and pretreatment radiological images based on a large, retrospective dataset of 2,552 patients from our institution.Diverse ML approaches were used by independent investigators. The model with the highest accuracy used multitask learning on clinical data and tumor volume.External validation of the top three performing models on three datasets (873 patients) with significant differences in the distributions of clinical and demographic variables demonstrated significant decreases in model performance. Significance: ML combined with simple prognostic factors outperformed multiple advanced CT radiomics and deep learning methods. ML models provided diverse solutions for prognosis of patients with HNC but their prognostic value is affected by differences in patient populations and require extensive validation.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».