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Enregistrement W4406260838 · doi:10.1101/2025.01.08.25320190

Neuroprognostication via Spatially-Informed Machine Learning Following Hypoxic-Ischemic Injury

2025· preprint· en· W4406260838 sur OpenAlexafffund
John D. Lewis, Atiyeh A. Miran, Michelle Stoopler, Helen M. Branson, Ashley Danguecan, Linh Ly, Mehmet Nevzat Çizmeci, Brian T. Kalish

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueNeonatal and fetal brain pathology
Établissements canadiensHospital for Sick ChildrenUniversity of TorontoSickKids Foundation
Organismes subventionnairesAlliance de recherche numérique du CanadaTD Bank
Mots-clésIschemic injuryHypoxia (environmental)Computer scienceMedicinePsychologyArtificial intelligenceCardiologyIschemiaChemistryOxygen

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Key Points Question Can machine learning be used to reliably and accurately predict 18-month developmental outcomes from neonatal brain MRI following perinatal hypoxic-ischemic injury (HIE)? Findings In this cohort study we show that across cognitive, language, and motor domains, a machine learning model can predict 18-month developmental outcome scores for neonates with HIE with excellent accuracy, and can produce atlases of the brain regions responsible for developmental impairments. Meaning Machine learning can be used for automated neuroprognostication in HIE, and may not only produce accurate predictions, but also provide neuroanatomical information that may prove useful in the search for novel interventions. Importance Perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is one of the most common causes of neonatal death and neurodevelopmental impairment worldwide. Accurate prognostication of developmental outcomes following perinatal HIE is an important component of family-centered and evidence-based care. Objective To utilize magnetic resonance imaging (MRI)-based radiomic measures together with machine learning to produce automated and objective predictions of developmental outcomes after perinatal HIE. Design This was a retrospective cohort study of infants born between January 2018 and January 2022 with HIE. Setting The data for this study were acquired at the neonatal neurocritical care unit of a quaternary care center based on the center’s institutional criteria for diagnosis and for the use of therapeutic hypothermia. Participants Neonates with a gestational age of ≥ 35 weeks and a diagnosis of neonatal encephalopathy. Exposure(s) Therapeutic hypothermia, with a whole-body cooling system, was begun within 6 hours after birth and was continued for 72 hours. Main Outcome(s) and Measure(s) Brain MRI data were acquired on postnatal day 4-5, after rewarming after completion of therapeutic hypothermia. At 18-months of age, developmental outcome measures were assessed with the Bayley Scales of Infant and Toddler Development. We extracted radiomic measures from the deep-gray matter structures and from 2224 cubic tiles across the entire brain, in multiple modalities, and provided these measures to an elastic-net penalized linear regression model to predict the 18-month developmental outcomes. Results MRI-based radiomic measures from 160 neonates were used in a 10-fold cross-validation framework to predict the 18-month Bayley outcome scores. Across cognitive, language, and motor domains, the mean correlation between the predicted outcomes and the observed outcomes was 0.947, and the mean coefficient of determination was 0.879. Conclusions and Relevance A machine learning model using MRI-based radiomic measures from infants with HIE can reliably predict their 18-month developmental outcomes with excellent accuracy across the full range of motor, cognitive, and language domains. In addition, our approach allowed us to map the predictor weightings into neuroanatomical space, producing atlases of the brain regions responsible for the developmental impairments; these may prove useful in the search for novel interventions.

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)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 Opus0,015
Tête enseignante GPT0,281
Écart entre enseignants0,266 · 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'étudeObservationnel
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
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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