Multimodality radiomics prediction of radiotherapy-induced the early proctitis and cystitis in rectal cancer patients: a machine learning study
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Purpose. This study aims to predict radiotherapy-induced rectal and bladder toxicity using computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) radiomics features in combination with clinical and dosimetric features in rectal cancer patients. Methods. A total of sixty-three patients with locally advanced rectal cancer who underwent three-dimensional conformal radiation therapy (3D-CRT) were included in this study. Radiomics features were extracted from the rectum and bladder walls in pretreatment CT and MR-T2W-weighted images. Feature selection was performed using various methods, including Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (Lasso), Minimum Redundancy Maximum Relevance (MRMR), Chi-square (Chi2), Analysis of Variance (ANOVA), Recursive Feature Elimination (RFE), and SelectPercentile. Predictive modeling was carried out using machine learning algorithms, such as K-nearest neighbor (KNN), Support Vector Machine (SVM), Logistic Regression (LR), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Naive Bayes (NB), Gradient Boosting (XGB), and Linear Discriminant Analysis (LDA). The impact of the Laplacian of Gaussian (LoG) filter was investigated with sigma values ranging from 0.5 to 2. Model performance was evaluated in terms of the area under the receiver operating characteristic curve (AUC), accuracy, precision, sensitivity, and specificity. Results. A total of 479 radiomics features were extracted, and 59 features were selected. The pre-MRI T2W model exhibited the highest predictive performance with an AUC: 91.0/96.57%, accuracy: 90.38/96.92%, precision: 90.0/97.14%, sensitivity: 93.33/96.50%, and specificity: 88.09/97.14%. These results were achieved with both original image and LoG filter (sigma = 0.5–1.5) based on LDA/DT-RF classifiers for proctitis and cystitis, respectively. Furthermore, for the CT data, AUC: 90.71/96.0%, accuracy: 90.0/96.92%, precision: 88.14/97.14%, sensitivity: 93.0/96.0%, and specificity: 88.09/97.14% were acquired. The highest values were achieved using XGB/DT-XGB classifiers for proctitis and cystitis with LoG filter (sigma = 2)/LoG filter (sigma = 0.5–2), respectively. MRMR/RFE-Chi2 feature selection methods demonstrated the best performance for proctitis and cystitis in the pre-MRI T2W model. MRMR/MRMR-Lasso yielded the highest model performance for CT. Conclusion. Radiomics features extracted from pretreatment CT and MR images can effectively predict radiation-induced proctitis and cystitis. The study found that LDA, DT, RF, and XGB classifiers, combined with MRMR, RFE, Chi2, and Lasso feature selection algorithms, along with the LoG filter, offer strong predictive performance. With the inclusion of a larger training dataset, these models can be valuable tools for personalized radiotherapy decision-making.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».