Identification of injured elements in computational models of spinal cord injury using machine learning <sup>*</sup>
Notice bibliographique
Résumé
The purpose of this study was to use machine learning (ML) algorithms to identify tissue damage based on the mechanical outputs of computational models of spinal cord injury (SCI). Three datasets corresponding to gray matter, white matter, and the combination of gray and white matter tissues were used to train the models. These datasets were built from the comparison of histological images taken from SCI experiments in non-human primates and corresponding subject-specific finite element (FE) models. Four ML algorithms were evaluated and compared using cross-validation and the area under the receiver operating characteristic curve (AUC). After hyperparameter tuning, the AUC mean values for the algorithms ranged between 0.79 and 0.82, with a standard deviation no greater than 0.02. The findings of this study also showed that k-nearest neighbors and logistic regression algorithms were better at identifying injured elements than support vector machines and decision trees. Additionally, depending on the evaluated dataset, the mean values of other performance metrics, such as precision and recall, varied between algorithms. These initial results suggest that different algorithms might be more sensitive to the skewed distribution of classes in the studied datasets, and that identifying damage independently or simultaneously in the gray and white matter tissues might require a better definition of relevant features and the use of different ML algorithms. These approaches will contribute to improving the current understanding of the relationship between mechanical loading and tissue damage during SCI and will have implications for the development of prevention strategies for this condition.Clinical Relevance- Linking FE model predictions of mechanical loading to tissue damage is an essential step for FE models to provide clinically relevant information. Combined with imaging technologies, these models can provide useful insights to predict the extent of damage in animal subjects and guide the decision-making process during treatment planning.
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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 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».