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Enregistrement W4410343201 · doi:10.2196/73265

Idiographic Lapse Prediction With State Space Modeling: Algorithm Development and Validation Study

2025· article· en· W4410343201 sur OpenAlexvenueno aff
Eric Pulick, John J. Curtin, Yonatan Mintz

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomainePsychology
ThématiqueMental Health Research Topics
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute on Drug AbuseNational Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism
Mots-clésPreprintNomothetic and idiographicAlgorithmComputer scienceDevelopment (topology)Space (punctuation)State spaceState (computer science)Artificial intelligenceData miningMathematicsPsychologyStatisticsMathematical analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Many mental health conditions (eg, substance use or panic disorders) involve long-term patient assessment and treatment. Growing evidence suggests that the progression and presentation of these conditions may be highly individualized. Digital sensing and predictive modeling can augment scarce clinician resources to expand and personalize patient care. We discuss techniques to process patient data into risk predictions, for instance, the lapse risk for a patient with alcohol use disorder (AUD). Of particular interest are idiographic approaches that fit personalized models to each patient. OBJECTIVE: This study bridges 2 active research areas in mental health: risk prediction and time-series idiographic modeling. Existing work in risk prediction has focused on machine learning (ML) classifier approaches, typically trained at the population level. In contrast, psychological explanatory modeling has relied on idiographic time-series techniques. We propose state space modeling, an idiographic time-series modeling framework, as an alternative to ML classifiers for patient risk prediction. METHODS: We used a 3-month observational study of participants (N=148) in early recovery from AUD. Using once-daily ecological momentary assessment (EMA), we trained idiographic state space models (SSMs) and compared their predictive performance to logistic regression and gradient-boosted ML classifiers. Performance was evaluated using the area under the receiver operating characteristic curve (AUROC) for 3 prediction tasks: same-day lapse, lapse within 3 days, and lapse within 7 days. To mimic real-world use, we evaluated changes in AUROC when models were given access to increasing amounts of a participant's EMA data (15, 30, 45, 60, and 75 days). We used Bayesian hierarchical modeling to compare SSMs to the benchmark ML techniques, specifically analyzing posterior estimates of mean model AUROC. RESULTS: Posterior estimates strongly suggested that SSMs had the best mean AUROC performance in all 3 prediction tasks with ≥30 days of participant EMA data. With 15 days of data, results varied by task. Median posterior probabilities that SSMs had the best performance with ≥30 days of participant data for same-day lapse, lapse within 3 days, and lapse within 7 days were 0.997 (IQR 0.877-0.999), 0.999 (IQR 0.992-0.999), and 0.998 (IQR 0.955-0.999), respectively. With 15 days of data, these median posterior probabilities were 0.732, <0.001, and <0.001, respectively. CONCLUSIONS: The study findings suggest that SSMs may be a compelling alternative to traditional ML approaches for risk prediction. SSMs support idiographic model fitting, even for rare outcomes, and can offer better predictive performance than existing ML approaches. Further, SSMs estimate a model for a patient's time-series behavior, making them ideal for stepping beyond risk prediction to frameworks for optimal treatment selection (eg, administered using a digital therapeutic platform). Although AUD was used as a case study, this SSM framework can be readily applied to risk prediction tasks for other mental health conditions.

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)0,007
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,019
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,017
Score d'incertitude au seuil0,035

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0070,019
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,113
Tête enseignante GPT0,486
Écart entre enseignants0,373 · 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

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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