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Enregistrement W4392957858 · doi:10.3390/make6010032

Analyzing the Impact of Oncological Data at Different Time Points and Tumor Biomarkers on Artificial Intelligence Predictions for Five-Year Survival in Esophageal Cancer

2024· article· en· W4392957858 sur OpenAlexaff
Leandra Lukomski, Juan I. Pisula, Naita M. Wirsik, Alexander Damanakis, Jin‐On Jung, Karl Knipper, Rabi R. Datta, Wolfgang Schröder, Florian Gebauer, Thomas Schmidt, Alexander Quaas, Katarzyna Bożek, Christiane J. Bruns, Felix Popp

Notice bibliographique

RevueMachine Learning and Knowledge Extraction · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueEsophageal Cancer Research and Treatment
Établissements canadiensInstitute of Cancer Research
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEsophageal cancerCancerMedicineOncologyArtificial intelligenceInternal medicineComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

AIM: In this study, we use Artificial Intelligence (AI), including Machine (ML) and Deep Learning (DL), to predict the long-term survival of resectable esophageal cancer (EC) patients in a high-volume surgical center. Our objective is to evaluate the predictive efficacy of AI methods for survival prognosis across different time points of oncological treatment. This involves comparing models trained with clinical data, integrating either Tumor, Node, Metastasis (TNM) classification or tumor biomarker analysis, for long-term survival predictions. METHODS: In this retrospective study, 1002 patients diagnosed with EC between 1996 and 2021 were analyzed. The original dataset comprised 55 pre- and postoperative patient characteristics and 55 immunohistochemically evaluated biomarkers following surgical intervention. To predict the five-year survival status, four AI methods (Random Forest RF, XG Boost XG, Artificial Neural Network ANN, TabNet TN) and Logistic Regression (LR) were employed. The models were trained using three predefined subsets of the training dataset as follows: (I) the baseline dataset (BL) consisting of pre-, intra-, and postoperative data, including the TNM but excluding tumor biomarkers, (II) clinical data accessible at the time of the initial diagnostic workup (primary staging dataset, PS), and (III) the PS dataset including tumor biomarkers from tissue microarrays (PS + biomarkers), excluding TNM status. We used permutation feature importance for feature selection to identify only important variables for AI-driven reduced datasets and subsequent model retraining. RESULTS: Model training on the BL dataset demonstrated similar predictive performances for all models (Accuracy, ACC: 0.73/0.74/0.76/0.75/0.73; AUC: 0.78/0.82/0.83/0.80/0.79 RF/XG/ANN/TN/LR, respectively). The predictive performance and generalizability declined when the models were trained with the PS dataset. Surprisingly, the inclusion of biomarkers in the PS dataset for model training led to improved predictions (PS dataset vs. PS dataset + biomarkers; ACC: 0.70 vs. 0.77/0.73 vs. 0.79/0.71 vs. 0.75/0.69 vs. 0.72/0.63 vs. 0.66; AUC: 0.77 vs. 0.83/0.80 vs. 0.85/0.76 vs. 0.86/0.70 vs. 0.76/0.70 vs. 0.69 RF/XG/ANN/TN/LR, respectively). The AI models outperformed LR when trained with the PS datasets. The important features shared after AI-driven feature selection in all models trained with the BL dataset included histopathological lymph node status (pN), histopathological tumor size (pT), clinical tumor size (cT), age at the time of surgery, and postoperative tracheostomy. Following training with the PS dataset with biomarkers, the important predictive features included patient age at the time of surgery, TP-53 gene mutation, Mesothelin expression, thymidine phosphorylase (TYMP) expression, NANOG homebox protein expression, and indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) expressed on tumor-infiltrating lymphocytes, as well as tumor-infiltrating Mast- and Natural killer cells. CONCLUSION: Different AI methods similarly predict the long-term survival status of patients with EC and outperform LR, the state-of-the-art classification model. Survival status can be predicted with similar predictive performance with patient data at an early stage of treatment when utilizing additional biomarker analysis. This suggests that individual survival predictions can be made early in cancer treatment by utilizing biomarkers, reducing the necessity for the pathological TNM status post-surgery. This study identifies important features for survival predictions that vary depending on the timing of oncological treatment.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,058
Tête enseignante GPT0,418
Écart entre enseignants0,360 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
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
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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