Exploring synthetic controls in rare diseases with a proof of concept in spinal cord injury
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Successfully completing clinical trials for rare and heterogeneous disorders, like spinal cord injuries (SCI), remains challenging, thereby reducing the ability to test and translate promising preclinical findings. We propose synthetic controls, derived from data-driven predictions of recovery in patients undergoing standard treatments, to mitigate these challenges, in particular related to patient recruitment. METHODS: Based on data from the European Multicenter Study about Spinal Cord Injury (EMSCI) and the Sygen trial, we construct synthetic controls from personalized predictions of neurological recovery of sequences of segmental motor scores. A total of six architectures (linear, tree, and deep learning models) are compared. We demonstrate the applicability of synthetic controls through a simulation framework modeling the randomization process in a clinical trial and a case study that re-evaluates the recently completed Nogo Inhibition in SCI (NISCI) trial as a single-arm trial post hoc. RESULTS: The primary dataset included 4196 patients from EMSCI and 587 patients from the Sygen trial for external validation. We identified a convolutional neural network as the best-performing architecture to predict segmental motor score sequences, achieving a median root mean squared error below the neurological level of injury of 0.55. Our trial simulations demonstrate that synthetic controls are a viable alternative to randomization, as the proposed solution reduces intercohort heterogeneity and leads to no significant differences with randomized controls in our case study reassessing a clinical trial. CONCLUSIONS: We provide a comprehensive benchmark of data-driven prediction architectures for neurological recovery after SCI. Apart from offering individual patients a specific recovery prediction, these models constitute the basis for synthetic controls. Using real-world data from a completed trial in SCI, we show that synthetic controls could mitigate the challenges of small cohorts and patient recruitment in rare disorders, offering the opportunity to maximize the number of patients receiving an investigative treatment. GITHUB REPOSITORY: https://gitlab.ethz.ch/BMDSlab/publications/sci/sci-in-silico-trials .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».