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Enregistrement W7115039004

Predictive models and biomarkers for early stage and oligometastatic non-small cell lung cancer patients treated with stereotactic body radiation therapy, using machine learning

2024· dissertation· en· W7115039004 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueeScholarship@McGill (McGill) · 2024
Typedissertation
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesJewish General Hospital
Mots-clésStage (stratigraphy)Lung cancerRadiation therapySABR volatility modelCancer
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Stereotactic body radiation therapy (SBRT) is currently the alternative for inoperable early-stage and oligometastatic non-small cell lung cancer (NSCLC) patients. Unfortunately, a minority of patients are not good responders. Even though physicians use clinical variables and semantic radiological features to make treatment decisions, medical images contain a wealth of personalized pathophysiological information that can be extracted and used for clinical decision support systems. Indeed, radiomic features can be used to generate predictive algorithms and biomarkers that can determine treatment outcomes and stratify patients to their therapeutic options. Additionally, while some features have shown predictive potential for SBRT-treated NSCLC tumors, radiomics features are not always stable. Thus, validating predictive biomarkers for applications in our institution is important. This study investigated the radiomic features of images and the clinical parameters obtained from early-stage and oligometastatic NSCLC patients who underwent SBRT, to predict different response outcomes. A single-institution retrospective review of patients’ medical records (n = 98 patients; median age = 76 years; male/female ratio = 46/52; 116 lesions treated with SBRT from 2009 to 2022) was conducted. The radiomics features (107 features) extracted from CT planning scans with PyRadiomics, along with the patients’ clinical data were collected. The response to SBRT was analyzed from follow-up scans. The local response was defined as per RECIST criteria. The regional progression was defined as the appearance of new tumors and the worsening of the disease across other regions of the lung. Distant progression was defined as the spreading of disease outside the lung. The adaptive synthetic (ADASYN) sampling method corrected the imbalance in responses. Classification models, which included support vector machine (SVM) with linear or radial basis function (RBF) kernels, random forest, adaptive boosting (AdaBoost) and multi-layer perceptron (MLP), were used. Models were trained using a 5-fold cross-validation scheme. Their performances were measured with the areas under the curve (AUC) of receiver operating characteristic (ROC) plots on the validation folds. Using permutation feature importance, predictive biomarkers were identified.Highly performing models were generated for the prediction of local response and distant progression; respectively, the best models had AUCs of 0.94+/-0.05 and 0.98+/-0.02. When oligometastatic patients were omitted, the best models for local response (AUC: 0.95+/-0.06) and distant progression (AUC: 0.99+/-0.0) were as predictive. For local response models, the treatment site and the performance status, along with radiomic features such as first-order root-mean-squared-intensity, first-order skewness and GLSZM gray-level-non-uniformity, emerged as predictive. For distant progression models, clinical variables including the treatment site, the initial staging and the performance status were predictive. The predictive models created, and the biomarkers identified could be used in clinical support decision systems. Indeed, these tools could spare the minority of patients who do not benefit from SBRT, thus helping physicians to adjust their patients’ treatment course. Furthermore, consistent with previous research, root-mean-squared-intensity and skewness were found to be predictive radiomic biomarkers. By validating these features with our cohort, we showed the features’ ability to maintain their predictive capabilities in an external setting

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
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 ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,012
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,256 · 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

Citations0
Publié2024
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