可解释的深度学习用于瘤动态建模和使用Neural-ODE的整体生存预测
Mark Laurie1,2, James Lu3
1Modeling & Simulation/Clinical Pharmacology, Genentech, South San Francisco, CA, USA.
NPJ systems biology and applications
|November 18, 2023
概括
我们开发了一个新的AI模型,瘤动态神经ODE (TDNODE),用于瘤学药物开发. 这种模型可以从患者的瘤数据中提高预测准确度,帮助个性化癌症治疗决策.
科学领域:
- 在瘤学瘤学.
- 计算生物学 计算生物学
- 人工智能的人工智能
背景情况:
- 瘤动态建模对于瘤药物开发至关重要,但需要增强预测能力和个性化.
- 现有的模型在处理不完整或截断的患者数据方面存在局限性.
研究的目的:
- 介绍瘤动态神经ODE (TDNODE),一种新的药理学信息的神经网络,用于从纵向瘤大小数据中发现模型.
- 为了应对从截断的瘤生长数据中做出公正预测的挑战.
主要方法:
- 使用了一个编码器-解码器神经网络架构,专为时同质动态系统设计.
- 开发了一个建模形式主义,其中编码器输出可以被解释为动力速率指标.
- 应用TDNODE模型对纵向瘤大小数据进行模型发现.
主要成果:
- TDNODE证明了从截断的瘤数据中做出公正预测的能力,这是当前模型的一个关键局限性.
- 衍生出的动力速率指标准确地预测了患者的整体存活率 (OS).
- 形式主义支持在瘤学中整合多模式动态数据集.
结论:
- TDNODE提供了一种强大的,基于原则的方法,用于使用纵向瘤数据进行瘤疾病建模.
- 该模型增强了预测能力,为更个性化的癌症治疗铺平了道路.
- 来自TDNODE的可解释动力学指标可以显著改善瘤学中的临床决策.
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