Using Deep Learning to Determine Kidney Function Decline in Patients with ADPKD
Notice bibliographique
Résumé
Background: Autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) is associated with progressive kidney cyst growth, eventually leading to kidney failure in many patients. The current risk stratification tool uses height-adjusted total kidney volume (TKV) by age. However, it does not include clinical or other imaging features that may contribute to kidney function decline. In this study, we developed a deep learning classifier that integrates clinical and imaging features to predict rapid estimated GFR (eGFR) decline in patients with ADPKD. Methods: We included 120 patients with confirmed ADPKD with at least one MRI scan and at least 3 serial eGFR measures. An eGFR decline of 4 mL/min/1.73 m2 per year or greater was defined as rapid progression. We tripled the sample size by extracting the largest manually segmented 2D MRI slice and its two neighbouring slices for each patient and assigning the corresponding clinical features. Pixel-level and spatial-level transformations were applied to the images to enhance our deep model’s generalizability and robustness. The model consisted of three components: 1) EfficientNet-b2, 2) FuseNet, and 3) Classifier with the train:validation:test split of 63:17:20. The EfficientNet-b2 extracted 1000 features from each MRI slice. The FuseNet performed feature fusion on 15 clinically relevant features associated with ADPKD. The feature maps obtained from both models were concatenated and fed into the Classifier. Weighted-average F1 and AUC scores and the confusion matrix were used to assess the model’s performance. Results: The mean age of the study cohort was 46 years (SD 14), 54% were male, 95% were non-Black, hypertension prevalence was 79%, the median eGFR was 67 ml/min/1.73 m2 (IQR 45-99), height-adjusted TKV was 940 mL/m (IQR 542-1373), tolvaptan use was 53%, and the Mayo Imaging Class was 8%, 17%, 40%, 23%, 10%, and 2% for 1A, 1B, 1C, 1D, 1E and class 2, respectively. The weighted-average F1 and AUC scores and the true positive and true negative values were 0.88, 0.88, 0.88, and 0.88 on the validation set, respectively and 0.83, 0.83, 0.86, and 0.80 on the test set. Conclusions: Our study demonstrates that a deep learning approach which integrates clinical information with MRI features can successfully classify patients at risk for rapid eGFR decline. Further validation in an external cohort is required.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 ».