A multimodal neural network with gradient blending improves predictions of survival and metastasis in sarcoma
Notice bibliographique
Résumé
The objective of this study is to develop a multimodal neural network (MMNN) model that analyzes clinical variables and MRI images of a soft tissue sarcoma (STS) patient, to predict overall survival and risk of distant metastases. We compare the performance of this MMNN to models based on clinical variables alone, radiomics models, and an unimodal neural network. We include patients aged 18 or older with biopsy-proven STS who underwent primary resection between January 1st, 2005, and December 31st, 2020 with complete outcome data and a pre-treatment MRI with both a T1 post-contrast sequence and a T2 fat-sat sequence available. A total of 9380 MRI slices containing sarcomas from 287 patients are available. Our MMNN accepts the entire 3D sarcoma volume from T1 and T2 MRIs and clinical variables. Gradient blending allows the clinical and image sub-networks to optimally converge without overfitting. Heat maps were generated to visualize the salient image features. Our MMNN outperformed all other models in predicting overall survival and the risk of distant metastases. The C-Index of our MMNN for overall survival is 0.77 and the C-Index for risk of distant metastases is 0.70. The provided heat maps demonstrate areas of sarcomas deemed most salient for predictions. Our multimodal neural network with gradient blending improves predictions of overall survival and risk of distant metastases in patients with soft tissue sarcoma. Future work enabling accurate subtype-specific predictions will likely utilize similar end-to-end multimodal neural network architecture and require prospective curation of high-quality data, the inclusion of genomic data, and the involvement of multiple centers through federated learning.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| 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) | 0,001 | 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 ».