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Enregistrement W4388763465 · doi:10.1302/1358-992x.2023.16.023

A PRECISION HEALTH APPROACH FOR OSTEOARTHRITIS: PREDICTION OF RAPID KNEE OSTEOARTHRITIS PROGRESSION USING AUTOMATED MACHINE LEARNING

2023· article· en· W4388763465 sur OpenAlexaboutno aff
Simone Castagno, Mark Birch, Mihaela van der Schaar, Andrew W. McCaskie

Notice bibliographique

RevueOrthopaedic Proceedings · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueOsteoarthritis Treatment and Mechanisms
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésOsteoarthritisMedicineDiseaseClinical trialJoint diseasePhysical therapyPhysical medicine and rehabilitationAlternative medicineInternal medicinePathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Introduction Precision health aims to develop personalised and proactive strategies for predicting, preventing, and treating complex diseases such as osteoarthritis (OA), a degenerative joint disease affecting over 300 million people worldwide. Due to OA heterogeneity, which makes developing effective treatments challenging, identifying patients at risk for accelerated disease progression is essential for efficient clinical trial design and new treatment target discovery and development. Objectives This study aims to create a trustworthy and interpretable precision health tool that predicts rapid knee OA progression based on baseline patient characteristics using an advanced automated machine learning (autoML) framework, “Autoprognosis 2.0”. Methods All available 2-year follow-up periods of 600 patients from the FNIH OA Biomarker Consortium were analysed using “Autoprognosis 2.0” in two separate approaches, with distinct definitions of clinical outcomes: multi-class predictions (categorising patients into non-progressors, pain-only progressors, radiographic-only progressors, and both pain and radiographic progressors) and binary predictions (categorising patients into non-progressors and progressors). Models were developed using a training set of 1352 instances and all available variables (including clinical, X-ray, MRI, and biochemical features), and validated through both stratified 10-fold cross-validation and hold-out validation on a testing set of 339 instances. Model performance was assessed using multiple evaluation metrics, such as AUC-ROC, AUC-PRC, F1-score, precision, and recall. Additionally, interpretability analyses were carried out to identify important predictors of rapid disease progression. Results Our final models yielded high accuracy scores for both multi-class predictions (AUC-ROC: 0.858, 95% CI: 0.856–0.860; AUC-PRC: 0.675, 95% CI: 0.671–0.679; F1-score: 0.560, 95% CI: 0.554–0.566) and binary predictions (AUC-ROC: 0.717, 95% CI: 0.712–0.722; AUC-PRC: 0.620, 95% CI: 0.616–0.624; F1-score: 0.676, 95% CI: 0.673–0679). Important predictors of rapid disease progression included the Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) scores and MRI features. Our models were further successfully validated using a hold-out dataset, which was previously omitted from model development and training (AUC-ROC: 0.877 for multi-class predictions; AUC-ROC: 0.746 for binary predictions). Additionally, accurate ML models were developed for predicting OA progression in a subgroup of patients aged 65 or younger (AUC-ROC: 0.862, 95% CI: 0.861–0.863 for multi-class predictions; AUC-ROC: 0.736, 95% CI: 0.734–0.738 for binary predictions). Conclusions This study presents a reliable and interpretable precision health tool for predicting rapid knee OA progression using “Autoprognosis 2.0”. Our models provide accurate predictions and offer insights into important predictors of rapid disease progression. Furthermore, the transparency and interpretability of our methods may facilitate their acceptance by clinicians and patients, enabling effective utilisation in clinical practice. Future work should focus on refining these models by increasing the sample size, integrating additional features, and using independent datasets for external validation. Declaration of Interest (b) declare that there is no conflict of interest that could be perceived as prejudicing the impartiality of the research reported:I declare that there is no conflict of interest that could be perceived as prejudicing the impartiality of the research project.

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 candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,900
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,027
Tête enseignante GPT0,292
Écart entre enseignants0,266 · 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.

Devis d'étudeAutre devis
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

Citations1
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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