論文の概要: Learning transition times in event sequences: the Event-Based Hidden
Markov Model of disease progression
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.01023v2
- Date: Fri, 4 Jun 2021 13:15:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-09-30 12:43:32.419171
- Title: Learning transition times in event sequences: the Event-Based Hidden
Markov Model of disease progression
- Title(参考訳): 事象系列における遷移時間の学習--疾患進行の事象に基づく隠れマルコフモデル
- Authors: Peter A. Wijeratne and Daniel C. Alexander
- Abstract要約: 我々は、イベントベースと隠れマルコフモデリングのアイデアを結びつけて、疾患進行の新しい生成モデルを作成する。
我々のモデルは、限られたデータセットから最も可能性の高いグループレベルのシーケンスとイベントのタイミングを推測することができる。
我々は,アルツハイマー病神経画像イニシアチブの臨床的,画像的,バイオ流体的データを用いて,我々のモデルの有効性と有用性を実証した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.12857285066818
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Progressive diseases worsen over time and are characterised by monotonic
change in features that track disease progression. Here we connect ideas from
two formerly separate methodologies -- event-based and hidden Markov modelling
-- to derive a new generative model of disease progression. Our model can
uniquely infer the most likely group-level sequence and timing of events
(natural history) from limited datasets. Moreover, it can infer and predict
individual-level trajectories (prognosis) even when data are missing, giving it
high clinical utility. Here we derive the model and provide an inference scheme
based on the expectation maximisation algorithm. We use clinical, imaging and
biofluid data from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative to
demonstrate the validity and utility of our model. First, we train our model to
uncover a new group-level sequence of feature changes in Alzheimer's disease
over a period of ${\sim}17.3$ years. Next, we demonstrate that our model
provides improved utility over a continuous time hidden Markov model by area
under the receiver operator characteristic curve ${\sim}0.23$. Finally, we
demonstrate that our model maintains predictive accuracy with up to $50\%$
missing data. These results support the clinical validity of our model and its
broader utility in resource-limited medical applications.
- Abstract(参考訳): 進行性疾患は時間とともに悪化し、疾患の進行を追跡する特徴の単調な変化によって特徴づけられる。
ここでは、以前分離されていた2つの方法論(イベントベースと隠れマルコフモデリング)からアイデアを結びつけて、病気の進行の新しい生成モデルを生み出します。
我々のモデルは、限られたデータセットから最も可能性の高いグループレベルのシーケンスとイベントのタイミング(自然史)を推測することができる。
さらに、データが欠落しても、個々のレベルの軌跡(予後)を推測し予測し、高い臨床的有用性を与える。
ここではモデルを導出し、期待最大化アルゴリズムに基づく推論スキームを提供する。
アルツハイマー病の神経画像化イニシアチブから得られた臨床・画像・バイオ流体データを用いて,本モデルの有効性と有用性を示す。
まず,アルツハイマー病における新たなグループレベルの特徴変化を,年間${\sim}17.3ドルの期間にわたって明らかにするために,我々のモデルを訓練する。
次に, 本モデルが, 連続時間隠れマルコフモデルに対して, 受信者特性曲線${\sim}0.23$ の面積で有用性を向上させることを実証する。
最後に、我々のモデルは最大50\%の損失データで予測精度を維持することを示した。
これらの結果は,資源限定医療応用における本モデルの臨床的妥当性と,その幅広い有用性を支持するものである。
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