Severity Classification of Anxiety and Depression Using Generalized Anxiety Disorder Scale and Patient Health Questionnaire: National Cross-Sectional Study Applying Classification and Regression Tree Models
Notice bibliographique
Résumé
Background: Scalable and accurate screening tools are critical for public mental health strategies, especially in low- and middle-income countries (LMICs). While the Generalized Anxiety Disorder Scale (GAD-7) and Patient Health Questionnaire (PHQ-9) are widely used, their full application in large-scale programs can pose feasibility challenges. By contrast, shorter versions like GAD-2 and PHQ-2 reduce burdens but fail to capture symptom diversity. Objective: This study aimed to optimize screening for anxiety and depression severity using classification and regression tree (CART) models, identifying concise and high-performing decision rules based on the GAD-7 and PHQ-9 items, and to test their reproducibility in 5 independent datasets. Methods: A cross-sectional, nonprobabilistic study was conducted with 20,585 Brazilian adults from all 27 states and more than 3,000 cities, collected using digital outreach. Anxiety and depression symptoms were assessed using the GAD-7 and PHQ-9. CART models were trained and tested on bootstrapped samples (70% training, 30% testing), totaling 45,000 trees per scale. Each model used combinations of scale items and sociodemographic predictors. Robustness was evaluated via 10-fold cross-validation and evaluation across 3 hyperparameter configurations (minsplit and minbucket=500, 1000, 2000). Performance metrics included accuracy, sensitivity, specificity, precision, F1-score, and area under the curve (AUC). Results: The CART models produced concise, high-performing decision rules-using only 2 items for the GAD-7 and 3 for the PHQ-9. No sociodemographic variable appeared in the final classification paths. For GAD-7, the models achieved an accuracy of 86.1% for minimal or mild severity and 85.1% for severe cases, with both categories showing AUC values above 0.900. By contrast, the moderate severity class had lower performance, with accuracy around 51% and an AUC of 0.728. For PHQ-9, the models achieved 81.7% accuracy for minimal or mild cases and 78.8% for severe cases, with AUCs again exceeding 0.900 for the extreme classes; the moderate or moderately severe class showed 66.9% accuracy and an AUC of 0.776. The most frequently repeated rules included the following: "GAD2<2 and GAD4<2" for identifying minimal or mild anxiety and "GAD2≥2 and GAD4=3" for severe anxiety; for depression, "PHQ2<2and PHQ4<2" for minimal or mild cases and "PHQ2≥2 and PHQ8≥2" for severe cases. These rule-based models demonstrated stable performance across thousands of bootstrapped replications and showed reproducibility in 5 independent datasets through external validation. Conclusions: CART models enabled simplified, symptom-specific pathways for stratifying anxiety and depression severity with high precision and minimal item burden. These rule-based shortcuts offer an efficient alternative to fixed short forms (eg, GAD-2, PHQ-2) by preserving symptom diversity and severity discrimination. The findings support and lay the groundwork for adaptive, cost-effective screening and intervention models, especially in resource-limited settings and LMICs.
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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 | 0,006 | 0,012 |
| 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 | 0,000 | 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 ».