Use of Machine Learning Models to Differentiate Neurodevelopment Conditions Through Digitally Collected Data: Cross-Sectional Questionnaire Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Diagnosis of child and adolescent psychopathologies involves a multifaceted approach, integrating clinical observations, behavioral assessments, medical history, cognitive testing, and familial context information. Digital technologies, especially internet-based platforms for administering caregiver-rated questionnaires, are increasingly used in this field, particularly during the screening phase. The ascent of digital platforms for data collection has propelled advanced psychopathology classification methods such as supervised machine learning (ML) into the forefront of both research and clinical environments. This shift, recently called psycho-informatics, has been facilitated by gradually incorporating computational devices into clinical workflows. However, an actual integration between telemedicine and the ML approach has yet to be fulfilled. OBJECTIVE: Under these premises, exploring the potential of ML applications for analyzing digitally collected data may have significant implications for supporting the clinical practice of diagnosing early psychopathology. The purpose of this study was, therefore, to exploit ML models for the classification of attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) and autism spectrum disorder (ASD) using internet-based parent-reported socio-anamnestic data, aiming at obtaining accurate predictive models for new help-seeking families. METHODS: In this retrospective, single-center observational study, socio-anamnestic data were collected from 1688 children and adolescents referred for suspected neurodevelopmental conditions. The data included sociodemographic, clinical, environmental, and developmental factors, collected remotely through the first Italian internet-based screening tool for neurodevelopmental disorders, the Medea Information and Clinical Assessment On-Line (MedicalBIT). Random forest (RF), decision tree, and logistic regression models were developed and evaluated using classification accuracy, sensitivity, specificity, and importance of independent variables. RESULTS: The RF model demonstrated robust accuracy, achieving 84% (95% CI 82-85; P<.001) for ADHD and 86% (95% CI 84-87; P<.001) for ASD classifications. Sensitivities were also high, with 93% for ADHD and 95% for ASD. In contrast, the DT and LR models exhibited lower accuracy (DT 74%, 95% CI 71-77; P<.001 for ADHD; DT 79%, 95% CI 77-82; P<.001 for ASD; LR 61%, 95% CI 57-64; P<.001 for ADHD; LR 63%, 95% CI 60-67; P<.001 for ASD) and sensitivities (DT: 82% for ADHD and 88% for ASD; LR: 62% for ADHD and 68% for ASD). The independent variables considered for classification differed in importance between the 2 models, reflecting the distinct characteristics of the 3 ML approaches. CONCLUSIONS: This study highlights the potential of ML models, particularly RF, in enhancing the diagnostic process of child and adolescent psychopathology. Altogether, the current findings underscore the significance of leveraging digital platforms and computational techniques in the diagnostic process. While interpretability remains crucial, the developed approach might provide valuable screening tools for clinicians, highlighting the significance of embedding computational techniques in the diagnostic process.
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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 | 0,007 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 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 ».