A Machine Learning Framework to Predict IQ Decline Post-treatment in Pediatric Brain Cancer with Consideration of Computational Efficiency
Notice bibliographique
Résumé
Existing models for predicting intelligence quotient (IQ) for pediatric brain cancer patients after intensity-modulated radiation therapy (RT) are derived from statistical linear and nonlinear analysis. While those models are computationally efficient, they use oversimplified representations of a patient's overall brain features. They neglect other important and complex brain structure information, such as image segmentations of healthy tissue and the target to be treated.\\ Therefore, we develop a machine learning (ML) approach to predict post-RT IQ based on 57 pediatric cases. Our data-model pipeline allows us to train over 600 billion parameters. Such high-density processing pipeline requires a novel parallel computing framework for the training and tuning tasks. Our framework can tractably handle these computational requirements by utilizing 1) an extensive grid search fitting-training scheme on individual and ensemble ML models, 2) automated network morphism that optimizes neural network structure efficiently, and 3) hardware configurations for RAM, CPU and GPU environments. This framework is adaptable to most of the ML-RT applications and particularly useful in both high- and low-dimensional datasets shown in many clinical applications. In predicting high or low post-RT IQ deficit, our framework outperforms baseline models, achieving a test accuracy of 75\%, a mean training accuracy of 83.3\% (±13), recall $\geq75\%$, and precision-recall harmonic mean of 0.75 for pre-Treatment-Planning dataset. We also demonstrate that complex models like ensemble stack model and deep neural nets can be practical under certain conditions.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».