Explainable machine learning model for predicting the outcome of acute ischemic stroke after intravenous thrombolysis
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: Acute ischemic stroke (AIS) patients often experience poor functional outcomes post-intravenous thrombolysis (IVT). Novel computational methods leveraging machine learning (ML) architectures increasingly support medical decision-making. We aimed to develop and validate a machine learning model to predict 3-month unfavorable functional outcome after IVT in AIS patients. Methods: = 324). The least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) regression selected predictors from clinical/neuroimaging/laboratory variables. Eight ML algorithms (including Logistic Regression, Random Forest, Extreme Gradient Boosting, Multilayer Perceptron, Support Vector Machine, Light Gradient Boosting Machine, Decision Tree, and K-Nearest Neighbors) were trained using 10-fold cross-validation and evaluated on test/external sets via the area under the curve (AUC), accuracy, precision, recall and F1-score. Additionally, the SHapley Additive exPlanations (SHAP) interpreted the optimal model. Results: = 282) and 324 patients the external validation cohort. Unfavorable 3-month outcomes (mRS 3-6) occurred in 25.7% and 22.8%, respectively. LASSO regression selected five predictors: the neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR), admission National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) score, the Alberta Stroke Program Early CT Score (ASPECTS), atrial fibrillation, and blood glucose. While tree-based methods like XGBoost and LightGBM showed elevated training performance (e.g., XGBoost training AUC = 0.878) but significant drops in validation (AUC = 0.791), LR demonstrated optimal performance: robust training AUC (0.792), minimal validation degradation (AUC = 0.787). LR model was subsequently employed as classification method demonstrating optimal performance with (AUC = 0.777) in the test dataset. External validation confirmed LR's stability (AUC = 0.797). SHAP analysis ranked NLR as the strongest predictor (followed by NIHSS/ASPECTS), with higher values increasing risk. Learning curves indicated no overfitting. A nomogram enabled individualized risk quantification. Conclusion: A parsimonious 5-variable LR model robustly predicts 3-month post-IVT outcomes, combining clinical utility, interpretability, and generalizability. NLR-driven inflammation is critical to prognosis. This tool facilitates early high-risk patient identification for personalized intervention.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».