Models and Biomarkers for Local Response Prediction in Early-Stage and Oligometastatic Non-small Cell Lung Cancer Patients Treated With Stereotactic Body Radiation Therapy Using Machine Learning
Notice bibliographique
Résumé
Background A minority of patients receiving stereotactic body radiation therapy (SBRT) for non-small cell lung cancer (NSCLC) are not good responders. Radiomic features can be used to generate predictive algorithms and biomarkers that can determine treatment outcomes and stratify patients to their therapeutic options. This study investigated and attempted to validate the radiomic and clinical features obtained from early-stage and oligometastatic NSCLC patients who underwent SBRT, to predict local response. Methodology A single-institution, Institutional Review Board (IRB)-approved retrospective review was conducted on adult patients with early-stage and oligometastatic SBRT-treated NSCLC at the Jewish General Hospital. The study included 98 patients (82 with early-stage NSCLC and 16 with oligometastatic disease), with a median age of 76 years and a male-to-female ratio of 46:52. A total of 116 lesions were treated with SBRT between 2009 and 2022. Radiomics features (n = 107) were extracted from CT planning scans using PyRadiomics, and clinical data were collected for all 98 patients. Local response was assessed according to Response Evaluation Criteria In Solid Tumors (RECIST 1.1) criteria. Classification models, including support vector machines, random forests, adaptive boosting, and multi-layer perceptrons (MLPs), were used. Models were trained using a fivefold cross-validation scheme. Their performances were measured with receiver operating characteristic plots on the validation folds. Using the importance of the permutation feature, predictive biomarkers were identified. Results The most predictive model, incorporating all patients and using an MLP classifier with Adaptive Synthetic (ADASYN) sampling, a combined-input approach, and a radiomic filter, achieved an area under the curve (AUC) of 0.94 ± 0.05. When oligometastatic patients were omitted, the best model (AUC 0.95 ± 0.06) was also predictive, using a support vector classification (SVC) radial basis function (RBF) classifier, ADASYN sampling, and a clinical-based input. Treatment site and performance status, along with radiomic features such as first-order root-mean-squared-intensity, first-order skewness, and gray-level nonuniformity, were found to be predictive biomarkers. Conclusions The predictive models generated and the biomarkers identified could be used in clinical decision support systems for SBRT-treated NSCLC patients. Additionally, treatment site, performance status, and radiomic features were the most predictive variables.
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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 | 0,004 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 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 ».