Segmentation-Free Pretherapeutic Assessment of BRAF-Status in Pediatric Low-Grade Gliomas
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background BRAF status is crucial for treating pediatric low-grade gliomas (pLGG) and can be assessed non-invasively from segmented tumor regions on MRI using machine learning (ML). However, there are inherent limitations to manual and automated tumor segmentations. Purpose To assess the performance of automated segmentation algorithms and to develop and assess a segmentation-free ML classification pipeline that identifies BRAF status from whole-brain FLAIR MRI sequences. Materials and Methods In this REB-approved retrospective study, molecularly-characterized tumors and whole-brain FLAIR MR images were collected from 455 patients with pLGG treated between 1999 and 2023 at a single tertiary care children’s hospital. We trained and evaluated three medical segmentation models, TransBTS, MedNeXt, and MedicalNet. Next, we developed a model to identify BRAF status from whole-brain FLAIR MRI, without any reliance on manual or automated segmentations. We then implemented a novel pretraining regimen that embedded segmentation knowledge into the whole-brain FLAIR MRI classification model. Finally, we trained and evaluated a baseline model that used manual segmentations as inputs. All ML models were trained and evaluated under a nested-cross validation scheme, and mean performance across all test folds was compared using the corresponding t-test. Results The MedNeXt segmentation model (mean Dice score: 0.555) outperformed both the convolutional neural network (CNN) based MedicalNet (0.516) and the CNN-transformer hybrid TransBTS (0.449) (p <0.05 for all comparisons). The MedNeXt style classification model achieved a one-vs-rest area under the ROC curve of 0.741 using the whole brain FLAIR sequence as an input, without any segmentation knowledge. This was improved to 0.772 through pretraining on the segmentation task, which was not significantly different from the baseline manual segmentation-based model (0.756, p-value: 0.141). Conclusion BRAF status can be assessed non-invasively using ML models based on whole-brain FLAIR sequences. Dependence on inconsistent manual or automated segmentations can be reduced by integrating tumor region information into the model through pretraining.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».