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Enregistrement W4413445103 · doi:10.2196/70200

Prediction of 1-Year Activity in Systemic Lupus Erythematosus: Hierarchical Machine Learning Approach

2025· article· en· W4413445103 sur OpenAlexvenueno aff
Livia Lilli, Laura Antenucci, Augusta Ortolan, Silvia Laura Bosello, Stefano Patarnello, Carlotta Masciocchi, Marco Gorini, G. Castellino, Alfredo Cesario, Maria Antonietta D’Agostino, Jacopo Lenkowicz

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueSystemic Lupus Erythematosus Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesAstraZeneca
Mots-clésMedicineComputer scienceMachine learningArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Systemic lupus erythematosus (SLE) is a chronic disease characterized by a broad spectrum of involved organs, including neurological, renal, and vascular domains, with disease activity manifesting through unpredictable patterns that vary across individuals and over time, making the prediction of activity events particularly challenging. Objective: This paper proposes a hierarchical machine learning model to predict a 12-month SLE activity, defined as the occurrence of at least one event among SLE hospitalization, new organ-involved domain, and neurological, renal, or vascular manifestation within the following year. At each patient's visit, the model considers all the features at the current time point, the information about the patient's clinical history, and about its last 12 months, to predict the outcome for the next 12 months. Methods: The study cohort consists of 262 patients with at least an outpatient visit and an SLE admission from 2012 to 2020, at the Italian Gemelli Hospital, comprising a retrospective longitudinal dataset of 5962 contacts. The data include demographics, laboratory, clinical features (eg, domain involvements and manifestations), treatments, and pathways (eg, contact types as outpatients, hospitalizations, day hospitals, and visit frequency). The variables consider 3 time ranges: features about the current contact and the last 12 months, and the previous patient's clinical history. The main model was developed by testing different machine learning approaches within a cross-validation setup. The predicted probability outputs were used in a risk stratification analysis, identifying 3 groups of predictions: strong, moderate, and mild. Mild samples were then passed through a second cascade model. The integration of the main model (applied to strong and moderate samples) with the cascade model (applied to mild contacts) forms our final hierarchical model. Results: The hierarchical model, resulting from the ensemble of the main random forest and cascade decision tree, demonstrated enhanced performance, increasing the area under the receiver operating characteristic curve from 0.696 (95% CI 0.672-0.719) in the original main model to 0.743 (95% CI 0.717-0.769), particularly for specific patient characteristics. Through the application of explainable artificial intelligence methods, we also identified the key features that significantly influence the model's predictions. Among the 185 collected features, 15 emerged as the most impactful, including age at contact, response to therapy modifications, abnormal laboratory tests, and clinical manifestations. This analysis plays a crucial role in enhancing model transparency, which is essential for fostering the adoption of artificial intelligence in health care settings. Conclusions: Our study introduces an explainable and reliable tool for predicting 1-year SLE activity, supporting physicians with an advanced decision-support system to improve patient management. The model identifies key features that may help characterize patient phenotypes, enabling personalized treatment plans and better outcomes. In addition, the methodology can be generalized for predictive analytics in other chronic autoimmune diseases.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
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: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,017
Score d'incertitude au seuil0,033

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,049
Tête enseignante GPT0,363
Écart entre enseignants0,314 · 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

Citations4
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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