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Machine learning-based multimodal prognostic models integrating pathology images and high-throughput omic data for overall survival prediction in cancer: a systematic review

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  • Haebom

저자

Charlotte Jennings (National Pathology Imaging Cooperative, Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, Leeds, UK), Andrew Broad (National Pathology Imaging Cooperative, Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, Leeds, UK, University of Leeds, Leeds, UK), Lucy Godson (National Pathology Imaging Cooperative, Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, Leeds, UK, University of Leeds, Leeds, UK), Emily Clarke (National Pathology Imaging Cooperative, Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, Leeds, UK), David Westhead (University of Leeds, Leeds, UK), Darren Treanor (National Pathology Imaging Cooperative, Leeds Teaching Hospitals NHS Trust, Leeds, UK)

개요

본 연구는 조직병리학 및 분자 데이터를 통합하는 다중 모드 기계 학습을 이용한 암 예후 예측에 대한 체계적 문헌 검토를 수행했습니다. 2024년 12월 8일까지 EMBASE, PubMed 및 Cochrane CENTRAL 데이터베이스를 검색하고, 인용문 분석을 통해 전자 현미경 이미지(WSI)와 고 처리량 오믹스 데이터를 결합하여 전체 생존율을 예측하는 연구들을 선별했습니다. 총 48편의 연구(모두 2017년 이후)가 선정되었으며, 모든 연구는 The Cancer Genome Atlas 데이터를 사용했습니다. 사용된 방법론으로는 정규화 Cox 회귀 분석(4편), 고전적인 기계 학습(13편), 심층 학습(31편)이 포함되었고, 보고된 c-지수는 0.550~0.857 범위였습니다. 다중 모드 모델은 일반적으로 단일 모드 모델보다 성능이 우수했지만, 모든 연구에서 불확실하거나 높은 편향, 제한적인 외부 검증, 임상적 유용성에 대한 부족한 고려 등의 문제점이 나타났습니다.

시사점, 한계점

시사점: 다중 모드 WSI-오믹스 생존 예측은 빠르게 성장하는 분야이며 유망한 결과를 보여주지만, 향상된 방법론적 엄격성, 더 광범위한 데이터 세트 및 임상 평가가 필요합니다. 다중 모드 모델이 단일 모드 모델보다 성능이 우수하다는 점을 확인했습니다.
한계점: 모든 연구에서 불확실하거나 높은 편향(bias)이 존재했습니다. 대부분의 연구가 제한적인 외부 검증을 수행했습니다. 임상적 유용성에 대한 고려가 부족했습니다. 모든 연구가 The Cancer Genome Atlas 데이터에 의존했습니다.
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