Radiomics analysis to predict pulmonary nodule malignancy using machine learning approaches
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Low-dose CT screening can reduce lung cancer-related mortality. However, most screen-detected pulmonary abnormalities do not develop into cancer and it often remains challenging to identify malignant nodules, particularly among indeterminate nodules. We aimed to develop and assess prediction models based on radiological features to discriminate between benign and malignant pulmonary lesions detected on a baseline screen. METHODS: Using four international lung cancer screening studies, we extracted 2060 radiomic features for each of 16 797 nodules (513 malignant) among 6865 participants. After filtering out low-quality radiomic features, 642 radiomic and 9 epidemiological features remained for model development. We used cross-validation and grid search to assess three machine learning (ML) models (eXtreme Gradient Boosted Trees, random forest, least absolute shrinkage and selection operator (LASSO)) for their ability to accurately predict risk of malignancy for pulmonary nodules. We report model performance based on the area under the curve (AUC) and calibration metrics in the held-out test set. RESULTS: The LASSO model yielded the best predictive performance in cross-validation and was fit in the full training set based on optimised hyperparameters. Our radiomics model had a test-set AUC of 0.93 (95% CI 0.90 to 0.96) and outperformed the established Pan-Canadian Early Detection of Lung Cancer model (AUC 0.87, 95% CI 0.85 to 0.89) for nodule assessment. Our model performed well among both solid (AUC 0.93, 95% CI 0.89 to 0.97) and subsolid nodules (AUC 0.91, 95% CI 0.85 to 0.95). CONCLUSIONS: We developed highly accurate ML models based on radiomic and epidemiological features from four international lung cancer screening studies that may be suitable for assessing indeterminate screen-detected pulmonary nodules for risk of malignancy.
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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 | 0,005 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».