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Enregistrement W4399765528 · doi:10.32920/26052826.v1

Quantitative Computed Tomography Imaging and Machine Learning for Evaluating Chronic Obstructive Pulmonary Disease

2024· preprint· en· W4399765528 sur OpenAlexaff
Amir Moslemi

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPulmonary diseaseComputed tomographyMedicineQuantitative computed tomographyTomographyRadiologyComputer scienceInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized mainly by irreversible airflow limitation due to underlying pathological changes such as emphsysema and airway disease. Despite decades of research, there remain major challenges for managing patients with COPD, including: 1) inability to predict episodes of worsening symptoms, known as exacerbations, that may result in emergency room visits or hospitalizations, 2) differentiating COPD from asthma in patients that have features of both diseases, and, 3) prediction of COPD patients at an increased risk of disease progression. Spirometry test measurements are a simple and inexpensive approach to diagnosis COPD and categorize the severity of lung disease. Force expiratory volume in one second (FEV )1is one the most important spirometry test measurement . However, it is a global measurement that does not provide any information about the underlying disease – information that could guide therapy decisions. Computed tomography (CT) imaging, in contrast, provides information about the underlying disease pathology (emphysema, airway disease, etc) and heterogeneity within the lung. In more recent years, predictive models play a significant role in predicting COPD outcomes, such as disease progression, hospitalization, acute exacerbation, emergency room visit and mortality. Machine learning algorithms are widely utilized as models to predict outcomes with maximum accuracy and minimal error. Therefore, the overaching objective of this thesis was to construct a comprehensive feature-set that carries global and regional lung information using combinations of demographics, spirometry test measurements and CT lung features. Then, the machine learning algorithms, including support vector machine (SVM) and neural networks, were applied to predict COPD outcomes, which can be both classification problems such as hospitalization prediction or classification of COPD/asthma, and regression problems such as predicting COPD progression as measured byFEV . Fea1ure selection also plays an important role in identifing the most important features, and for dimensionality reduction to reduce the complexity of the learning algorithm and the probability of overfitting. In this regard, this thesis proposed novel hybrid features selection with the aim of finding the most important predictors. Additionally, a feature selection algorithm based on nonnegative matrix factorization (NMF) with geometry structure preserving and sparsity consideration was proposed to find most important features. In each of our studies, we demonstrated the performance of the learning algorithms were considerably increased by using CT pulmonary imaging features. Key words: COPD hospitalization, Spirometry test, CT lung biomarkers, Machine learning and Feature selection.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,027
Tête enseignante GPT0,348
Écart entre enseignants0,321 · 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

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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