Abstract A061: Machine Learning and Causal Inference-Based Predictive Risk Modeling of Unplanned Radiation Treatment Interruption
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background: Adherence to scheduled radiation therapy (RT) is a key determinant of cancer treatment quality and outcomes. For this study, we developed an interpretable AI model to identify 1) patients at risk for multiple unplanned RT interruptions and 2) modifiable factors contributing to an elevated risk of RT interruption. Methods: We retrospectively analyzed clinical, socioeconomic, demographic, and behavioral data from 2,525 RT patients treated at the University of Tennessee Medical Center (UTMC) in Knoxville. The study cohort was dichotomized into patients with 0-1 unplanned RT interruptions (Class 0; n≈2000) and those missing >2 sessions (Class 1; n≈500). The dataset was partitioned into training, validation, and test sets (70:15:15 ratio), with class imbalance addressed in the training set by synthetic data generation via Tabular Variational Autoencoder. Twenty-seven candidate features were initially evaluated for multicollinearity using correlation matrices, heatmap visualization, and Variance Inflation Factor analysis. We applied feature selection methods (correlation-based techniques and causality-based approaches) to limit further modeling to the most predictive 15 core features. We compared XGBoost and Neural Networks-based classifiers, with each model undergoing hyperparameter optimization using Bayesian optimization methods. SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis was used to identify influential predictors. Results: The final optimized XGBoost model provided an overall accuracy of 82% and AUC-ROC of 63% on the independent test set. All tested models yielded similar performance, confirming the consistent predictive value of our selected features despite class imbalance. SHAP analyses identified dominant predictive contributions from treatment factors (prescribed radiation dose per session), patient resources (insurance coverage, marital status, social vulnerability indices), and travel distance to the radiotherapy facility. Supplementary causal analysis employing total causal effect methods further corroborated the direct influence of all these features. Conclusions: Our results suggest that causal inference and explainable AI modeling can provide useful interrogative strategies to identify modifiable predictors of RT adherence. Further refinement of predictive decision-support tools may lead to automated approaches to match high-risk patients with personalized interventions (e.g. community-based care navigation and/or patient psychosocial support) in real-world clinical settings to overcome social barriers to RT access. Citation Format: Rezaur Rashid, Soheil Hashtarkhani, Parnian K. Rahimabad, Brianna M. White, Fekede A. Kumsa, Lokesh Chinthala, Janet A. Zink, Christopher L. Brett, Robert L. Davis, David L. Schwartz, Arash Shaban-Nejad. Machine Learning and Causal Inference-Based Predictive Risk Modeling of Unplanned Radiation Treatment Interruption [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Artificial Intelligence and Machine Learning; 2025 Jul 10-12; Montreal, QC, Canada. Philadelphia (PA): AACR; Clin Cancer Res 2025;31(13_Suppl):Abstract nr A061.
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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 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».