論文の概要: A Novel Hybrid Ordinal Learning Model with Health Care Application
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.09540v1
- Date: Fri, 15 Dec 2023 05:22:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-18 17:00:49.635037
- Title: A Novel Hybrid Ordinal Learning Model with Health Care Application
- Title(参考訳): 医療応用による新しいハイブリッド順序学習モデル
- Authors: Lujia Wang, Hairong Wang, Yi Su, Fleming Lure, Jing Li
- Abstract要約: 正規学習(英: Ordinal Learning, OL)は、医療分野において幅広い用途を持つ機械学習モデルの一種である。
本稿では,コストや可用性の制約により,正確なラベル付きサンプルがトレーニングセットに制限されている状況に対処することを目的とする。
そこで本研究では,サンプルを正確なラベルと間隔ラベルの両方と統合し,頑健なOLモデルをトレーニングするためのHOL(Hybrid Ordinal Learner)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 19.069321594573434
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ordinal learning (OL) is a type of machine learning models with broad utility
in health care applications such as diagnosis of different grades of a disease
(e.g., mild, modest, severe) and prediction of the speed of disease progression
(e.g., very fast, fast, moderate, slow). This paper aims to tackle a situation
when precisely labeled samples are limited in the training set due to cost or
availability constraints, whereas there could be an abundance of samples with
imprecise labels. We focus on imprecise labels that are intervals, i.e., one
can know that a sample belongs to an interval of labels but cannot know which
unique label it has. This situation is quite common in health care datasets due
to limitations of the diagnostic instrument, sparse clinical visits, or/and
patient dropout. Limited research has been done to develop OL models with
imprecise/interval labels. We propose a new Hybrid Ordinal Learner (HOL) to
integrate samples with both precise and interval labels to train a robust OL
model. We also develop a tractable and efficient optimization algorithm to
solve the HOL formulation. We compare HOL with several recently developed OL
methods on four benchmarking datasets, which demonstrate the superior
performance of HOL. Finally, we apply HOL to a real-world dataset for
predicting the speed of progressing to Alzheimer's Disease (AD) for individuals
with Mild Cognitive Impairment (MCI) based on a combination of multi-modality
neuroimaging and demographic/clinical datasets. HOL achieves high accuracy in
the prediction and outperforms existing methods. The capability of accurately
predicting the speed of progression to AD for each individual with MCI has the
potential for helping facilitate more individually-optimized interventional
strategies.
- Abstract(参考訳): 順序学習(ordinal learning、ol)は、病気の異なるグレード(軽度、軽度、重度など)の診断や、疾患進行の速さの予測(例えば、非常に高速、高速、中等度、遅い)など、医療応用において広く有用な機械学習モデルである。
本研究の目的は,ラベル付きサンプルがコストや可用性の制約によりトレーニングセットに制限されている場合,不正確なラベル付きサンプルが多数存在する場合である。
例えば、サンプルがラベルの間隔に属するが、どのユニークなラベルを持っているかはわからないということを知ることができる。
この状況は、診断器の制限、臨床訪問の不足、患者の退院などにより、医療データセットでは極めて一般的である。
inrecise/intervalラベルを用いたolモデルの開発には限定的な研究がなされている。
そこで本研究では,サンプルを正確なラベルと間隔ラベルの両方と統合し,頑健なOLモデルをトレーニングするためのHOL(Hybrid Ordinal Learner)を提案する。
また,HOLの定式化を解くため,トラクタブルで効率的な最適化アルゴリズムを開発した。
HOLと最近開発された4つのベンチマークデータセットのOL法を比較し,HOLの優れた性能を示す。
最後に、HOLを現実のデータセットに適用し、マルチモーダル・ニューロイメージングと人口統計/臨床データセットの組み合わせに基づいて、軽度認知障害(MCI)患者に対するアルツハイマー病(AD)の進行速度を予測する。
HOLは予測精度が高く、既存の手法より優れている。
MCIによる個人ごとのADの進行速度を正確に予測する能力は、より個別に最適化された介入戦略を促進する可能性がある。
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