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Enregistrement W4401603869 · doi:10.3389/fonc.2024.1422211

Understanding the impact of radiotherapy fractionation on overall survival in a large head and neck squamous cell carcinoma dataset: a comprehensive approach combining mechanistic and machine learning models

2024· article· en· W4401603869 sur OpenAlexaboutno aff
Igor Shuryak, Eric Wang, David J. Brenner

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Oncology · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueHead and Neck Cancer Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésRadiation therapyHead and neck squamous-cell carcinomaMedicineHyperfractionationRepopulationHead and neck cancerOncologyInternal medicineStage (stratigraphy)Cancer researchDose fractionationBiologyStem cell

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction Treating head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC), especially human papillomavirus negative (HPV-) and locally advanced cases, remains difficult. Our previous analyses of radiotherapy-only HNSCC clinical trials data using mechanistically-motivated models of tumor repopulation and killing by radiotherapy predicted that hyperfractionation with twice-daily fractions, or hypofractionation involving increased doses/fraction and reduced treatment durations, both improve tumor control and reduce late normal tissue toxicity, compared with standard protocols using 35×2 Gy. Here we further investigated the validity of these conclusions by analyzing a large modern dataset on 3,346 HNSCC radiotherapy patients from the University Health Network in Toronto, Canada, where 42.5% of patients were also treated with chemotherapy. Methods We used a two-step approach that combines mechanistic modeling concepts with state-of-the-art machine learning, beginning with Random Survival Forests (RSF) for an exploratory analysis and followed by Causal Survival Forests (CSF) for a focused causal analysis. The mechanistic concept of biologically effective dose (BED) was implemented for the standard dose-independent (DI) tumor repopulation model, our alternative dose-dependent (DD) repopulation model, and a simple model with no repopulation (BEDsimp). These BED variants were included in the RSF model, along with age, stage, HPV status and other relevant variables, to predict patient overall survival (OS) and cause-specific mortality (deaths from the index cancer, other cancers or other causes). Results Model interpretation using Shapley Additive Explanations (SHAP) values and correlation matrices showed that high values of BEDDD or BEDDI, but not BEDsimp, were associated with decreased patient mortality. Targeted causal inference analyses were then performed using CSF to estimate the causal effect of each BED variant on OS. They revealed that high BEDDD (>61.8 Gy) or BEDDI (>57.6 Gy), but not BEDsimp, increased patient restricted mean survival time (RMST) by 0.5-1.0 years and increased survival probability (SP) by 5-15% several years after treatment. In addition to population-level averages, CSF generated individual-level causal effect estimates for each patient, facilitating personalized medicine. Discussion These findings are generally consistent with those of our previous mechanistic modeling, implying the potential benefits of altered radiotherapy fractionation schemes (e.g. 25×2.4 Gy, 20×2.75 Gy, 18×3.0 Gy) which increase BEDDD and BEDDI and counteract tumor repopulation more effectively than standard fractionation. Such regimens may represent potentially useful hypofractionated options for treating HNSCC.

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)0,004
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 enseignants0,046
Score d'incertitude au seuil0,091

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,097
Tête enseignante GPT0,343
Écart entre enseignants0,246 · 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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