MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4399296084 · doi:10.2196/54748

Self-Explainable Graph Neural Network for Alzheimer Disease and Related Dementias Risk Prediction: Algorithm Development and Validation Study

2024· article· en· W4399296084 sur OpenAlexvenueno aff
Xinyue Hu, Zenan Sun, Yi Nian, Yichen Wang, Yifang Dang, Fang Li, Jingna Feng, Evan Yu, Cui Tao

Notice bibliographique

RevueJMIR Aging · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesU.S. National Library of MedicineNational Institute on AgingNational Institutes of Health
Mots-clésPreprintAlzheimer's diseaseArtificial neural networkComputer scienceArtificial intelligenceMedicineDiseaseWorld Wide WebInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Alzheimer disease and related dementias (ADRD) rank as the sixth leading cause of death in the United States, underlining the importance of accurate ADRD risk prediction. While recent advancements in ADRD risk prediction have primarily relied on imaging analysis, not all patients undergo medical imaging before an ADRD diagnosis. Merging machine learning with claims data can reveal additional risk factors and uncover interconnections among diverse medical codes. OBJECTIVE: The study aims to use graph neural networks (GNNs) with claim data for ADRD risk prediction. Addressing the lack of human-interpretable reasons behind these predictions, we introduce an innovative, self-explainable method to evaluate relationship importance and its influence on ADRD risk prediction. METHODS: We used a variationally regularized encoder-decoder GNN (variational GNN [VGNN]) integrated with our proposed relation importance method for estimating ADRD likelihood. This self-explainable method can provide a feature-important explanation in the context of ADRD risk prediction, leveraging relational information within a graph. Three scenarios with 1-year, 2-year, and 3-year prediction windows were created to assess the model's efficiency, respectively. Random forest (RF) and light gradient boost machine (LGBM) were used as baselines. By using this method, we further clarify the key relationships for ADRD risk prediction. RESULTS: In scenario 1, the VGNN model showed area under the receiver operating characteristic (AUROC) scores of 0.7272 and 0.7480 for the small subset and the matched cohort data set. It outperforms RF and LGBM by 10.6% and 9.1%, respectively, on average. In scenario 2, it achieved AUROC scores of 0.7125 and 0.7281, surpassing the other models by 10.5% and 8.9%, respectively. Similarly, in scenario 3, AUROC scores of 0.7001 and 0.7187 were obtained, exceeding 10.1% and 8.5% than the baseline models, respectively. These results clearly demonstrate the significant superiority of the graph-based approach over the tree-based models (RF and LGBM) in predicting ADRD. Furthermore, the integration of the VGNN model and our relation importance interpretation could provide valuable insight into paired factors that may contribute to or delay ADRD progression. CONCLUSIONS: Using our innovative self-explainable method with claims data enhances ADRD risk prediction and provides insights into the impact of interconnected medical code relationships. This methodology not only enables ADRD risk modeling but also shows potential for other image analysis predictions using claims data.

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)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,032
Score d'incertitude au seuil0,064

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,293
Écart entre enseignants0,276 · 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

Citations16
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueJMIR AgingMême sujetMachine Learning in HealthcareTravaux en français237 207