ES3045182A1 - Systems and methods for data-driven analysis of radiological images - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] DESCRIPCIÓN[0001] DESCRIPTION
[0003] Sistemas y métodos para análisis impulsado por datos de imágenes radiológicas[0003] Systems and methods for data-driven analysis of radiological images
[0004] Antecedentes de la invención[0004] Background of the invention
[0006] Los ensayos clínicos se someten a criterios estrictos de inclusión y exclusión. Incluso los pacientes que satisfacen criterios de selección para un ensayo clínico puede tener factores fisiológicos latentes que afectan el resultado de dicho ensayo. Loa planteamientos convencionales para seleccionar pacientes para ensayos clínicos fallan al seleccionar de manera fiable los pacientes óptimos, porque tales planteamientos dependen de criterios de inclusión especificados manualmente y tienden a obviar la variabilidad individual y la heterogeneidad de pacientes, que puede afectar significativamente los resultados de tratamiento.[0006] Clinical trials are subject to strict inclusion and exclusion criteria. Even patients who meet the selection criteria for a clinical trial may have latent physiological factors that affect the outcome of that trial. Conventional approaches to selecting patients for clinical trials fail to reliably select optimal patients because such approaches rely on manually specified inclusion criteria and tend to overlook individual variability and patient heterogeneity, which can significantly affect treatment outcomes.
[0008] Compendio[0008] Compendium
[0010] Los sistemas y métodos descritos en esta memoria permiten técnicas mejoradas para entrenar y ejecutar modelos de aprendizaje de máquina para generar indicaciones de atributos adicionales de pacientes, que incluyen resultados pronosticados de pacientes en ensayos clínicos. A diferencia de los planteamientos convencionales para identificación de sujetos, las técnicas descritas en esta memoria usan clasificadores basados en imagen con datos de ensayos clínicos y prestaciones de ensayos clínicos anteriores. Tales clasificadores basados en imagen pueden utilizar cualquier imagen adecuada de pacientes, particularmente imágenes radiológicas y/o rasgos radiómicos, para generar resultados pronosticados de ensayos clínicos para pacientes candidatos.[0010] The systems and methods described in this dissertation enable improved techniques for training and running machine learning models to generate indications of additional patient attributes, including predicted patient outcomes in clinical trials. Unlike conventional approaches to subject identification, the techniques described herein use image-based classifiers with clinical trial data and features from previous clinical trials. Such image-based classifiers can utilize any suitable patient image, particularly radiological images and/or radiomic features, to generate predicted clinical trial outcomes for eligible patients.
[0012] Como las técnicas descritas en esta memoria usan información de resultado de ensayos clínicos anteriores, los sistemas y métodos de esta divulgación se pueden usar para identificar automáticamente rasgos de pacientes no considerados al comienzo del ensayo que impactan en resultados de pacientes. Estos rasgos adicionales se pueden aprender usando las técnicas de aprendizaje de máquina descritas en esta memoria para generar más eficientemente y con precisión resultados pronosticados para ensayos clínicos. Además, las técnicas descritas en esta memoria usan técnicas mejoradas para entrenar y ejecutar modelos de aprendizaje de máquina para extraer rasgos radiómicos a los que no se accede o no se generan usando tecnología convencional. Estas y otras mejoras se detallan en esta memoria.[0012] Because the techniques described in this disclosure use outcome information from previous clinical trials, the systems and methods in this disclosure can be used to automatically identify patient features not considered at the start of the trial that impact patient outcomes. These additional features can be learned using the machine learning techniques described in this disclosure to more efficiently and accurately generate predicted outcomes for clinical trials. In addition, the techniques described in this disclosure use enhanced techniques to train and run machine learning models to extract radiomic features that are not accessible or generated using conventional technology. These and other enhancements are detailed in this disclosure.
[0014] Al menos un aspecto de la presente divulgación se dirige a un sistema. El sistema incluye uno o más procesadores acoplados a memoria no transitoria. El sistema puede recibir datos de una pluralidad de participantes en uno o más primeros ensayos clínicos. El sistema puede generar, usando los datos de la pluralidad de participantes, un conjunto de datos de entrenamiento que comprende una pluralidad de ejemplos. Cada ejemplo puede incluir una imagen médica o conjunto de imágenes médicas de un participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos, y una etiqueta correspondiente a un resultado del participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos. El sistema puede entrenar un modelo de aprendizaje de máquina usando el conjunto de datos de entrenamiento para recibir una segunda imagen médica de un segundo participante como entrada y generar un resultado pronosticado del segundo participante en un segundo ensayo clínico como salida.[0014] At least one aspect of this disclosure is directed to a system. The system includes one or more processors coupled to non-transient memory. The system can receive data from a plurality of participants in one or more first clinical trials. The system can generate, using the data from the plurality of participants, a training dataset comprising a plurality of examples. Each example can include a medical image or set of medical images of a respective participant from the one or more first clinical trials, and a label corresponding to an outcome of the respective participant from the one or more first clinical trials. The system can train a machine learning model using the training dataset to receive a second medical image of a second participant as input and generate a predicted outcome of the second participant in a second clinical trial as output.
[0016] En algunas implementaciones, el sistema puede generar el conjunto de datos de entrenamiento para incluir además, para cada ejemplo de la pluralidad de ejemplos, uno o más atributos clínicos del participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos. En algunas implementaciones, el sistema puede generar, usando una función de armonización de imágenes, un conjunto de imágenes médicas armonizadas en función de los datos de la pluralidad de participantes. En algunas implementaciones, el sistema puede generar el conjunto de datos de entrenamiento para incluir el conjunto de imágenes médicas armonizadas. En algunas implementaciones, la imagen médica de cada ejemplo comprende una imagen de escaneo de tomografía computarizada (CT), imagen de escaneo de tomografía por emisión de positrones (PET), imagen de escaneo óseo, ultrasonido (US), rayos X, o una imagen de escaneo de formación de imágenes por resonancia magnética (IRM).[0016] In some implementations, the system may generate the training dataset to also include, for each example in the plurality of examples, one or more clinical attributes of the respective participant from the first one or more clinical trials. In some implementations, the system may generate, using an image harmonization function, a set of harmonized medical images based on the data from the plurality of participants. In some implementations, the system may generate the training dataset to include the set of harmonized medical images. In some implementations, the medical image for each example comprises a computed tomography (CT) scan image, a positron emission tomography (PET) scan image, a bone scan image, an ultrasound (US) image, an X-ray image, or a magnetic resonance imaging (MRI) scan image.
[0018] En algunas implementaciones, la etiqueta comprende uno o más de una indicación de una respuesta al uno o más primeros ensayos clínicos, una indicación de una lesión adicional durante o después del uno o más primeros ensayos clínicos, una indicación de un tipo de histología, una indicación de un estado de mutación germinal, una indicación de un estado de mutación somática, o una indicación de un cambio en un estadio de tumor resultante del uno o más primeros ensayos clínicos. En algunas implementaciones, cada ejemplo de la pluralidad de ejemplos comprende además una segunda etiqueta que identifica una métrica de tiempo hasta el acontecimiento del participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos. En algunas implementaciones, el sistema puede entrenar un segundo modelo de aprendizaje de máquina usando el conjunto de datos de entrenamiento para recibir la segunda imagen médica del segundo participante como entrada y generar una métrica de tiempo hasta el acontecimiento pronosticado para el segundo participante durante el segundo ensayo clínico.[0018] In some implementations, the label comprises one or more of the following: an indication of a response to the first one or more clinical trials; an indication of additional injury during or after the first one or more clinical trials; an indication of a histology type; an indication of a germline mutation state; an indication of a somatic mutation state; or an indication of a change in tumor stage resulting from the first one or more clinical trials. In some implementations, each instance of the plurality of instances further comprises a second label that identifies a time-to-event metric for the respective participant in the first one or more clinical trials. In some implementations, the system can train a second machine-learning model using the training dataset to receive the second medical image of the second participant as input and generate a predicted time-to-event metric for the second participant during the second clinical trial.
[0019] En algunas implementaciones, el sistema puede recibir la imagen médica de un participante candidato de un sistema informático asociado con el segundo ensayo clínico. En algunas implementaciones, el sistema puede proporcionar, como entrada, la imagen médica del participante candidato al modelo de aprendizaje de máquina para generar el resultado pronosticado del participante candidato durante el segundo ensayo clínico. En algunas implementaciones, el sistema puede proporcionar, al sistema informático, una indicación de si el resultado pronosticado del participante candidato satisface un criterio de selección para el segundo ensayo clínico.[0019] In some implementations, the system may receive a candidate participant's medical image from a computer system associated with the second clinical trial. In some implementations, the system may provide the candidate participant's medical image as input to the machine learning model to generate the candidate participant's predicted outcome during the second clinical trial. In some implementations, the system may provide the computer system with an indication of whether the candidate participant's predicted outcome meets a selection criterion for the second clinical trial.
[0021] Otro aspecto de la presente divulgación se dirige a un sistema. El sistema puede incluir uno o más procesadores y memoria no transitoria. El sistema puede identificar una imagen médica o un conjunto de imágenes médicas de un participante candidato de uno o más ensayos clínicos. El sistema puede proporcionar, a un modelo de aprendizaje de máquina, como entrada, la imagen médica del participante candidato para generar un resultado pronosticado del participante candidato para un primer ensayo clínico, el modelo de aprendizaje de máquina entrenado usando un conjunto de datos de entrenamiento que comprende una pluralidad de ejemplos. Cada ejemplo comprende una respectiva imagen radiológica de un participante respectivo de uno o más segundos ensayos clínicos, y una etiqueta correspondiente a un resultado del participante respectivo del uno o más segundos ensayos clínicos. El sistema puede determinar, en respuesta a proporcionar la imagen médica como entrada al modelo de aprendizaje de máquina, que el resultado pronosticado del participante candidato para el primer ensayo clínico satisface un criterio de selección del primer ensayo clínico. El sistema puede almacenar, en una o más estructuras de datos, una asociación entre un identificador del participante candidato, el primer ensayo clínico para indicar que el participante candidato satisface el criterio de selección del primer ensayo clínico en respuesta a determinar que el resultado pronosticado del participante candidato para el primer ensayo clínico satisface el criterio de selección del primer ensayo clínico.[0021] Another aspect of this disclosure relates to a system. The system may include one or more processors and non-transient memory. The system may identify a medical image or set of medical images of a candidate participant in one or more clinical trials. The system may provide, as input to a machine learning model, the medical image of the candidate participant to generate a predicted outcome for the candidate participant in a first clinical trial. The machine learning model is trained using a training dataset comprising a plurality of examples. Each example comprises a respective radiological image of a respective participant in one or more second clinical trials, and a label corresponding to an outcome for the respective participant in the one or more second clinical trials. The system may determine, in response to providing the medical image as input to the machine learning model, that the predicted outcome for the candidate participant in the first clinical trial satisfies a selection criterion for the first clinical trial. The system can store, in one or more data structures, an association between a candidate participant identifier and the first clinical trial to indicate that the candidate participant meets the selection criteria of the first clinical trial in response to determining that the predicted outcome of the candidate participant for the first clinical trial meets the selection criteria of the first clinical trial.
[0023] En algunas implementaciones, el modelo de aprendizaje de máquina se entrena para además recibir atributos clínicos como entrada. En algunas implementaciones, el sistema puede identificar uno o más atributos clínicos del participante candidato. En algunas implementaciones, el sistema puede proporcionar, al modelo de aprendizaje de máquina como entrada, el uno o más atributos clínicos con la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas del participante candidato para generar el resultado pronosticado para el participante candidato para el primer ensayo clínico. En algunas implementaciones, el sistema puede proporcionar la imagen médica del participante candidato como entrada a un modelo de segmentación para identificar una o más regiones de interés en la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas.[0023] In some implementations, the machine learning model is trained to also receive clinical attributes as input. In some implementations, the system can identify one or more clinical attributes of the candidate participant. In some implementations, the system can provide the machine learning model with one or more clinical attributes along with the medical image or set of medical images of the candidate participant to generate the predicted outcome for the candidate participant in the first clinical trial. In some implementations, the system can provide the candidate participant's medical image as input to a segmentation model to identify one or more regions of interest in the medical image or set of medical images.
[0024] En algunas implementaciones, el modelo de aprendizaje de máquina se entrena para además recibir rasgos de imagen, que incluye rasgos radiómicos como entrada. En algunas implementaciones, el sistema puede extraer, en función de la una o más regiones de interés en la imagen médica, uno o más rasgos radiómicos de la imagen médica del participante candidato. En algunas implementaciones, el sistema puede proporcionar la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas del participante candidato como entrada a un segundo modelo de aprendizaje de máquina para generar una métrica de tiempo hasta el acontecimiento pronosticado para el participante candidato durante el primer ensayo clínico.[0024] In some implementations, the machine learning model is trained to also receive image features, including radiomic features, as input. In some implementations, the system can extract one or more radiomic features from the medical image of the candidate participant, based on one or more regions of interest in the medical image. In some implementations, the system can provide the medical image or set of medical images of the candidate participant as input to a second machine learning model to generate a time-to-event metric for the predicted event for the candidate participant during the first clinical trial.
[0025] En algunas implementaciones, el sistema puede ejecutar una función de armonización de imágenes usando la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas del participante candidato antes de proporcionar la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas como entrada al modelo de aprendizaje de máquina. En algunas implementaciones, el sistema puede generar un informe que indica un conjunto de participantes candidatos adecuado para el primer ensayo clínico, el conjunto de participantes candidatos comprende el participante candidato.[0025] In some implementations, the system may perform an image harmonization function using the medical image or set of medical images of the candidate participant before providing the medical image or set of medical images as input to the machine learning model. In some implementations, the system may generate a report indicating a set of candidate participants suitable for the first clinical trial; the set of candidate participants comprises the candidate participant.
[0027] Incluso otro aspecto de la presente divulgación se dirige a un método. El método se puede realizar, por ejemplo, por uno o más procesadores acoplados a memoria no transitoria. El método puede incluir recibir datos de una pluralidad de participantes en uno o más primeros ensayos clínicos. El método puede incluir generar, usando los datos de la pluralidad de participantes, un conjunto de datos de entrenamiento que comprende una pluralidad de ejemplos. Cada ejemplo puede incluir una imagen médica o conjunto de imágenes médicas de un participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos, y una etiqueta correspondiente a un resultado del participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos. El método puede incluir entrenar un modelo de aprendizaje de máquina usando el conjunto de datos de entrenamiento para recibir una segunda imagen médica de un segundo participante como entrada y generar un resultado pronosticado del segundo participante en un segundo ensayo clínico como salida.[0027] Yet another aspect of this disclosure addresses a method. The method may be performed, for example, by one or more processors coupled to nontransient memory. The method may include receiving data from a plurality of participants in one or more first clinical trials. The method may include generating, using the data from the plurality of participants, a training dataset comprising a plurality of examples. Each example may include a medical image or set of medical images of a respective participant from the one or more first clinical trials, and a label corresponding to an outcome of the respective participant from the one or more first clinical trials. The method may include training a machine learning model using the training dataset to receive a second medical image of a second participant as input and generate a predicted outcome of the second participant in a second clinical trial as output.
[0029] En algunas implementaciones, el método puede incluir generar el conjunto de datos de entrenamiento para incluir además, para cada ejemplo de la pluralidad de ejemplos, uno o más atributos clínicos del participante respectivo del uno o más primeros ensayos clínicos. El método puede incluir generar, usando una función de armonización de imágenes, un conjunto de imágenes médicas armonizadas en función de los datos de la pluralidad de participantes. El método puede incluir generar el conjunto de datos de entrenamiento para incluir el conjunto de imágenes médicas armonizadas.[0029] In some implementations, the method may include generating the training dataset to also include, for each example in the plurality of examples, one or more clinical attributes of the respective participant from the first one or more clinical trials. The method may include generating, using an image harmonization function, a set of harmonized medical images based on the data from the plurality of participants. The method may include generating the training dataset to include the set of harmonized medical images.
[0030] Incluso otro aspecto de la presente divulgación se dirige a un método. El método puede incluir identificar una imagen médica o conjunto de imágenes médicas de un participante candidato de uno o más ensayos clínicos. El método puede incluir proporcionar, a un modelo de aprendizaje de máquina, como entrada, la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas del participante candidato para generar un resultado pronosticado del participante candidato para un primer ensayo clínico, el modelo de aprendizaje de máquina entrenado usando un conjunto de datos de entrenamiento que comprende una pluralidad de ejemplos. Cada ejemplo puede incluir una respectiva imagen médica o respectivo conjunto de imágenes médicas de un participante respectivo de uno o más segundos ensayos clínicos, y una etiqueta correspondiente a un resultado del participante respectivo del uno o más segundos ensayos clínicos. El método puede incluir determinar, en respuesta a proporcionar la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas como entrada al modelo de aprendizaje de máquina, que el resultado pronosticado del participante candidato para el primer ensayo clínico satisface un criterio de selección del primer ensayo clínico. El método puede incluir almacenar, en una o más estructuras de datos, una asociación entre un identificador del participante candidato, el primer ensayo clínico para indicar que el participante candidato satisface el criterio de selección del primer ensayo clínico en respuesta a determinar que el resultado pronosticado del participante candidato para el primer ensayo clínico satisface el criterio de selección del primer ensayo clínico.[0030] Yet another aspect of this disclosure addresses a method. The method may include identifying a medical image or set of medical images of a candidate participant in one or more clinical trials. The method may include providing, to a machine learning model, as input, the medical image or set of medical images of the candidate participant to generate a predicted outcome for the candidate participant in a first clinical trial, the machine learning model being trained using a training dataset comprising a plurality of examples. Each example may include a respective medical image or set of medical images of a respective participant in one or more second clinical trials, and a label corresponding to an outcome for the respective participant in the one or more second clinical trials. The method may include determining, in response to providing the medical image or set of medical images as input to the machine learning model, that the predicted outcome for the candidate participant in the first clinical trial satisfies a selection criterion for the first clinical trial. The method may include storing, in one or more data structures, an association between a candidate participant identifier and the first clinical trial to indicate that the candidate participant meets the selection criteria of the first clinical trial in response to determining that the predicted outcome of the candidate participant for the first clinical trial meets the selection criteria of the first clinical trial.
[0032] En algunas implementaciones, el método puede incluir identificar uno o más atributos clínicos del participante candidato. En algunas implementaciones, el método puede incluir proporcionar, al modelo de aprendizaje de máquina como entrada, el uno o más atributos clínicos con la imagen médica o el conjunto de imágenes médicas del participante candidato para generar el resultado pronosticado para el participante candidato para el primer ensayo clínico. En algunas implementaciones, el método puede incluir generar un informe que indica un conjunto de participantes candidatos adecuado para el primer ensayo clínico, el conjunto de participantes candidatos comprende el participante candidato.[0032] In some implementations, the method may include identifying one or more clinical attributes of the candidate participant. In some implementations, the method may include providing the machine learning model, as input, with the one or more clinical attributes along with the medical image or set of medical images of the candidate participant to generate the predicted outcome for the candidate participant for the first clinical trial. In some implementations, the method may include generating a report indicating a suitable set of candidate participants for the first clinical trial; the set of candidate participants comprises the candidate participant.
[0034] Estos y otros aspectos e implementaciones se discuten en detalle más adelante. La información anterior y la siguiente descripción detallada incluyen ejemplos ilustrativos de diversos aspectos e implementaciones y proporcionan una descripción general o marco de trabajo para entender la naturaleza y el carácter de los aspectos reivindicados y las implementaciones. Los dibujos proporcionan ilustración y un entendimiento adicional de los diversos aspectos e implementaciones y se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva. Se pueden combinar aspectos, y se apreciará fácilmente que rasgos descritos en el contexto de un aspecto de la presente divulgación se pueden combinar con otros aspectos. Se pueden implementar aspectos en cualquier forma conveniente. Por ejemplo, mediante programas informáticos apropiados, que pueden llevarse en medios portadores apropiados (medios legibles por ordenador), que pueden ser medios portadores tangibles (p. ej., discos) o medios portadores intangibles (p. ej., señales de comunicaciones). También pueden implementarse aspectos usando aparatos adecuados, que pueden adoptar la forma de ordenadores programables que ejecutan programas informáticos dispuestos para implementar el aspecto. Tal como se emplea en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, la forma singular de “un”, “una” y “el”, “la” incluye referentes plurales a menos que el contexto lo dictamine claramente de otro modo.[0034] These and other aspects and implementations are discussed in detail below. The foregoing information and the following detailed description include illustrative examples of various aspects and implementations and provide a general overview or framework for understanding the nature and character of the claimed aspects and implementations. The drawings provide further illustration and understanding of the various aspects and implementations and are incorporated herein and form a part of this disclosure. Aspects may be combined, and it will be readily apparent that features described in the context of one aspect of this disclosure may be combined with other aspects. Aspects may be implemented in any convenient form. For example, by means of appropriate computer programs, which may be carried on appropriate carrier media (computer-readable media), which may be tangible carrier media (e.g., disks) or intangible carrier media (e.g., communications signals). Aspects may also be implemented using suitable apparatus, which may take the form of programmable computers running computer programs arranged to implement the aspect. As used in the descriptive report and in the claims, the singular form of “a”, “an” and “the”, “the” includes plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
[0036] Breve descripción de las dibujos[0036] Brief description of the drawings
[0038] Los dibujos adjuntos no pretenden estar dibujados a escala. En los diversos dibujos, los números de referencia y denominaciones semejantes indican elementos semejantes. A efectos de claridad, no todo componente puede estar etiquetado en todos los dibujos. En los dibujos:[0038] The accompanying drawings are not intended to be drawn to scale. In the various drawings, reference numbers and similar designations indicate similar elements. For the sake of clarity, not every component may be labelled in every drawing. In the drawings:
[0040] la FIG. 1 ilustra un sistema de ejemplo para generar rasgos radiómicos de participantes usando técnicas de aprendizaje de máquina, según una o más implementaciones;[0040] FIG. 1 illustrates an example system for generating radiomic features of participants using machine learning techniques, according to one or more implementations;
[0042] la FIG. 2 ilustra un ejemplo de diagrama de flujo de datos de un proceso para entrenar y actualizar modelos de aprendizaje de máquina que se pueden usar en relación con las técnicas descritas en la FIG. 1, según una o más implementaciones;[0042] FIG. 2 illustrates an example of a data flow diagram of a process for training and updating machine learning models that can be used in connection with the techniques described in FIG. 1, according to one or more implementations;
[0044] la FIG. 3 ilustra un diagrama de flujo de un método de ejemplo para entrenar modelos de aprendizaje de máquina usando rasgos radiómicos de participantes, según una o más implementaciones;[0044] FIG. 3 illustrates a flowchart of an example method for training machine learning models using participant radiomic features, according to one or more implementations;
[0046] la FIG. 4 ilustra un diagrama de flujo de un método de ejemplo para ejecutar modelos de aprendizaje de máquina para pronosticar resultados de participantes usando técnicas de aprendizaje de máquina, según una o más implementaciones; y[0046] FIG. 4 illustrates a flowchart of an example method for running machine learning models to predict participant outcomes using machine learning techniques, according to one or more implementations; and
[0048] la FIG. 5 ilustra un diagrama de bloques de un sistema informático de ejemplo adecuado para usar en las diversas disposiciones descritas en esta memoria, según una o más implementaciones.[0048] FIG. 5 illustrates a block diagram of an example computer system suitable for use in the various arrangements described in this memorandum, according to one or more implementations.
[0049] Descripción detallada[0049] Detailed description
[0051] A continuación hay descripciones detalladas de diversos conceptos relacionados con técnicas, planteamientos, métodos, aparatos y sistemas, e implementaciones de estos, para generar rasgos radiómicos de participantes usando técnicas de aprendizaje de máquina. Los diversos conceptos introducidos anteriormente y discutidos en detalle más adelante pueden implementarse en cualquier de numerosas maneras, ya que los conceptos descritos no se limitan a ninguna manera de implementación particular. Ejemplos de implementaciones y aplicaciones específicas se proporcionan principalmente para fines ilustrativos.[0051] The following are detailed descriptions of various concepts related to techniques, approaches, methods, devices, and systems, and their implementations, for generating radiomic features of participants using machine learning techniques. The various concepts introduced above and discussed in detail below can be implemented in any number of ways, as the concepts described are not limited to any particular implementation method. Examples of specific implementations and applications are provided primarily for illustrative purposes.
[0053] La selección precisa y eficiente de participantes en ensayos clínicos es crítica para resultados terapéuticos óptimos de los participantes. Las metodologías tradicionales de selección de pacientes a menudo dependen de procesos manuales o criterios simplistas, que pueden no capturar totalmente las complejidades de características de pacientes individuales y los matices de las manifestaciones de enfermedades. Los sistemas y métodos mejoran en estas deficiencias al usar técnicas de aprendizaje de máquina para procesar datos radiómicos derivados de imágenes médicas e información de otros participante de ensayos clínicos anteriores, permitiendo un proceso de selección de participantes más preciso y eficaz para ensayos clínicos.[0053] Accurate and efficient selection of participants in clinical trials is critical for optimal therapeutic outcomes. Traditional patient selection methodologies often rely on manual processes or simplistic criteria, which may not fully capture the complexities of individual patient characteristics and the nuances of disease manifestations. Systems and methods improve upon these shortcomings by using machine learning techniques to process radiomics data derived from medical images and information from other participants in previous clinical trials, enabling a more accurate and efficient participant selection process for clinical trials.
[0055] Para hacer esto, los sistemas y métodos descritos en esta memoria proporcionan técnicas para entrenar modelos de aprendizaje de máquina usando datos de ensayos clínicos anteriores. Los modelos de aprendizaje de máquina pueden generarse y entrenarse para diferentes clases de tratamientos, incluidos fármacos u otras terapias, o tipos de ensayos clínicos, para resultados de ensayos futuros que implementan procesos de tratamiento similares. Datos anteriores usados para entrenar los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria pueden incluir el uso de rasgos radiómicos de participantes anteriores.[0055] To accomplish this, the systems and methods described in this dissertation provide techniques for training machine learning models using data from previous clinical trials. The machine learning models can be generated and trained for different classes of treatments, including drugs or other therapies, or types of clinical trials, for the outcomes of future trials that implement similar treatment processes. Previous data used to train the machine learning models described in this dissertation may include the use of radiomics features from previous participants.
[0057] Rasgos radiómicos pueden incluir cualquier tipo de rasgo extraído de datos de formación de imágenes radiológicas, que pueden generarse de técnicas de formación de imágenes de diagnóstico tales como IRM, CT, rayos X, PET, escaneos óseos o ultrasonido. Rasgos radiómicos pueden extraerse o identificarse usando cualquier técnica adecuada, incluido el uso de modelos de segmentación u otros modelos de aprendizaje de máquina. La segmentación, por ejemplo, se puede usar para delinear regiones de interés dentro de imágenes radiológicas, que pueden incluir diversas estructuras anatómicas o hallazgos patológicos como imágenes radiológicas identificadas. Al extraer un conjunto completo de rasgos cuantitativos, los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria se entrenan para pronosticar características que puede ser indicativas del progreso de enfermedades, la respuesta a tratamientos, o pronóstico de pacientes que no son posibles usando técnicas convencionales. Además, rasgos radiómicos generados según las técnicas descritas en esta memoria incluyen los que no son discernibles por humanos.[0057] Radiomic features can include any type of feature extracted from radiological imaging data, which can be generated from diagnostic imaging techniques such as MRI, CT, X-ray, PET, bone scans, or ultrasound. Radiomic features can be extracted or identified using any suitable technique, including the use of segmentation models or other machine learning models. Segmentation, for example, can be used to delineate regions of interest within radiological images, which may include various anatomical structures or pathological findings as identified radiological images. By extracting a comprehensive set of quantitative features, the machine learning models described in this dissertation are trained to predict features that may be indicative of disease progression, treatment response, or patient prognosis that are not possible using conventional techniques. Furthermore, radiomic features generated according to the techniques described in this dissertation include those that are not discernible by humans.
[0059] Las entradas a los modelos de aprendizaje de máquina pueden incluir los rasgos radiómicos, imágenes, así como información médica adicional relacionada con el participante. Estas técnicas mejoran las precisión global y permiten al modelo de aprendizaje de máquina derivar automáticamente correlaciones adicionales entre características de participantes y resultados de ensayos clínicos que no son posibles usando planteamientos convencionales. A diferencia de los planteamientos convencionales, que dependen solamente en técnicas basadas en reglas para comparar automáticamente información existente del paciente con criterios de inclusión para ensayos, y no consideran o usan rasgos radiómicos, los sistemas y métodos descritos en esta memoria implementan modelos de aprendizaje de máquina entrenados usando rasgos radiómicos que no pueden discernirse prácticamente usando el ojo humano o planteamientos convencionales para procesar imágenes radiológicas. El uso de modelos de aprendizaje de máquina mejorados en selección de participantes mejora la precisión y la eficiencia de la inscripción a ensayos. Además, los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria mejoran la eficiencia y las prestaciones de tecnología informática, al proporcionar técnicas para procesar de manera segura y pronosticar eficientemente resultados para ensayos clínicos, y al proporcionar un planteamiento más eficaz para selección de participantes en ensayos clínicos.[0059] Inputs to machine learning models can include radiomic features, images, and additional medical information related to the participant. These techniques improve overall accuracy and allow the machine learning model to automatically derive additional correlations between participant characteristics and clinical trial outcomes that are not possible using conventional approaches. Unlike conventional approaches, which rely solely on rule-based techniques to automatically compare existing patient information with trial inclusion criteria and do not consider or use radiomic features, the systems and methods described in this dissertation implement machine learning models trained using radiomic features that are practically undiscernible using the human eye or conventional approaches to processing radiological images. The use of improved machine learning models in participant selection enhances the accuracy and efficiency of trial enrollment. Furthermore, the machine learning models described in this dissertation improve the efficiency and performance of computer technology by providing techniques for securely processing and efficiently predicting outcomes for clinical trials and by providing a more effective approach to clinical trial participant selection.
[0061] Haciendo referencia a la FIG. 1, se ilustra un diagrama de bloques de un sistema de ejemplo 100 para generar rasgos radiómicos de participantes usando técnicas de aprendizaje de máquina, según una o más implementaciones. El sistema 100 puede incluir al menos un sistema de procesamiento de datos 105, al menos una red 110, y uno o más sistemas informáticos remotos 160A-160N (a veces generalmente denominados “sistemas informáticos remotos 160”). El sistema de procesamiento de datos 105 puede incluir un gestor de datos de ensayo 130, un generador de conjuntos de datos 135, un actualizador de modelo 140, uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150, y almacenamiento 115. El almacenamiento 115 puede incluir datos de participante 170 y conjuntos de datos de entrenamiento 175. El conjunto de datos de entrenamiento 175 puede incluir uno o más ejemplos de entrenamiento que tiene imágenes radiológicas 180 y etiquetas 185. Aunque aquí se muestra como interno al sistema de procesamiento de datos 105, el almacenamiento 115 puede ser externo al sistema de procesamiento de datos 105, por ejemplo, como parte de un repositorio de almacenamiento local.[0061] Referring to FIG. 1, a block diagram of an example system 100 for generating radiomic features of participants using machine learning techniques is illustrated, according to one or more implementations. The system 100 may include at least one data processing system 105, at least one network 110, and one or more remote computing systems 160A-160N (sometimes referred to as “remote computing systems 160”). The data processing system 105 may include a trial data manager 130, a dataset generator 135, a model updater 140, one or more machine learning models 150, and storage 115. Storage 115 may include participant data 170 and training datasets 175. The training dataset 175 may include one or more training examples that have radiological images 180 and labels 185. Although shown here as internal to the data processing system 105, storage 115 may be external to the data processing system 105, for example, as part of a local storage repository.
[0063] Cada uno de los componentes (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105, la red 110, los sistemas informáticos remotos 160, el gestor de datos de ensayo 130, el generador de conjuntos de datos 135, el actualizador de modelo 140, el uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150, el almacenamiento 115, etc.) del sistema 100 se puede implementar usando los componentes de hardware o una combinación de software con los componentes de hardware de un sistema informático, tal como el sistema informático 500 descrito en relación con la FIG. 5, o cualquier otro sistema informático descrito en esta memoria. Cada uno de los componentes del sistema de procesamiento de datos 105 puede realizar las funcionalidades detalladas en esta memoria.[0063] Each of the components (e.g., the data processing system 105, the network 110, the remote computing systems 160, the test data manager 130, the dataset generator 135, the model updater 140, the one or more machine learning models 150, the storage 115, etc.) of system 100 can be implemented using the hardware components or a combination of software and hardware components of a computer system, such as the computer system 500 described in relation to FIG. 5, or any other computer system described herein. Each of the components of the data processing system 105 can perform the functionalities detailed herein.
[0065] El sistema de procesamiento de datos 105 pueden incluir al menos un procesador y una memoria (p. ej., un circuito de procesamiento). La memoria puede almacenar instrucciones ejecutables por procesador que, cuando son ejecutadas por un procesador, provocan que el procesador para realice una o más de las operaciones descritas en esta memoria. El procesador puede incluir un microprocesador, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), una matriz de puertas programables en campo (FPGA), una unidad de procesamiento de gráficos (GPU), etc., o combinaciones de los mismos. La memoria (que puede ser o incluir el almacenamiento 115) puede incluir, pero sin limitación a esto, almacenamiento electrónico o dispositivo de transmisión óptico, magnético o cualquier otro capaz de proporcionar instrucciones de programa al procesador. La memoria puede incluir además un disco flexible, CD-ROM, DVD, disco magnético, chip de memoria, ASIC, FPGA, memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio (RAM), ROM programable eléctricamente borrable (EEPROM), ROM programable borrable (EPROM), memoria flash, medios ópticos, o cualquier otra memoria adecuada de la que el procesador puede leer instrucciones. Las instrucciones pueden incluir código de cualquier lenguaje de programación informático adecuado. El sistema de procesamiento de datos 105 puede incluir uno o más dispositivos o servidores informáticos que pueden realizar diversas funciones como se describe en la presente memoria. El sistema de procesamiento de datos 105 puede incluir cualquiera o todos los componentes y realizar cualquiera o todas las funciones del sistema informático 500 descrito en relación con la FIG. 5.[0065] The data processing system 105 may include at least a processor and a memory (e.g., a processing circuit). The memory may store processor-executable instructions which, when executed by a processor, cause the processor to perform one or more of the operations described in that memory. The processor may include a microprocessor, an application-specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), a graphics processing unit (GPU), etc., or combinations thereof. The memory (which may be or include storage 115) may include, but is not limited to, electronic storage or optical, magnetic, or any other transmission device capable of providing program instructions to the processor. The memory may also include a floppy disk, CD-ROM, DVD, magnetic disk, memory chip, ASIC, FPGA, read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), erasable programmable ROM (EPROM), flash memory, optical media, or any other suitable memory from which the processor can read instructions. The instructions may include code in any suitable computer programming language. The data processing system 105 may include one or more computer devices or servers that can perform various functions as described herein. The data processing system 105 may include any or all of the components and perform any or all of the functions of the computer system 500 described in connection with Figure 5.
[0067] En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos 105 puede comunicarse con uno o más sistemas informáticos remotos 160, por ejemplo, para recuperar o recibir información relacionada con participantes para ensayos clínicos identificados, o para proporcionar resultados de diversas técnicas de aprendizaje de máquina descritas en esta memoria. En un ejemplo, el sistema de procesamiento de datos 105 (o los componentes de los mismos) pueden transmitir datos indicativos de resultados pronosticados para participantes candidatos para un ensayo particular, que puede generarse usando uno o más de los modelos de aprendizaje de máquina 150, como se describe en la presente memoria. En un ejemplo, el sistema de procesamiento de datos 105 puede ser o puede incluir un servidor o servidor web de aplicaciones, que puede incluir módulos de software para acceder o transmitir almacenado por el sistema de procesamiento de datos 105 (p. ej., en el almacenamiento 115). Por ejemplo, el sistema de procesamiento de datos 105 puede incluir un servidor web que permite al sistema informático remoto 160 pedir o recibir información de ensayo clínico, datos de participante 170 (que incluye imágenes radiológicas 180, resultados de ensayos clínicos, o cualquier otra información de participante), o cualquier otra información que pueda ser procesada por el sistema de procesamiento de datos 105 (o los componentes del mismo), entre otros. En respuesta a una petición correspondiente, el sistema de procesamiento de datos 105 puede realizar las técnicas descritas en esta memoria para entrenar o ejecutar uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150. En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos 105 puede transmitir datos a uno o más sistemas informáticos remotos 160 en respuesta a entrada de usuario por un operario del sistema de procesamiento de datos 105.[0067] In some implementations, the data processing system 105 can communicate with one or more remote computer systems 160, for example, to retrieve or receive information related to identified clinical trial participants, or to provide results from various machine learning techniques described herein. In one example, the data processing system 105 (or components thereof) can transmit data indicative of predicted outcomes for candidate participants in a particular trial, which can be generated using one or more of the machine learning models 150, as described herein. In another example, the data processing system 105 can be, or include, an application server or web server, which can include software modules for accessing or transmitting data stored by the data processing system 105 (e.g., in storage 115). For example, the data processing system 105 may include a web server that enables the remote computer system 160 to request or receive clinical trial information, participant data 170 (including radiological images 180, clinical trial results, or any other participant information), or any other information that can be processed by the data processing system 105 (or its components), among other things. In response to a corresponding request, the data processing system 105 may perform the techniques described herein to train or run one or more machine learning models 150. In some implementations, the data processing system 105 may transmit data to one or more remote computer systems 160 in response to user input by an operator of the data processing system 105.
[0069] La red 110 puede incluir redes informáticas tales como internet, redes de área local, ancha u otra, intranets, y redes satelitales, otras redes informáticas tales como móvil redes de comunicación de telefonía de datos móviles o de voz, o combinaciones de los mismos. El sistema de procesamiento de datos 105 del sistema 100 puede comunicarse por medio de la red 110 con uno o más dispositivos informáticos, tales como uno o más sistemas informáticos remotos 160. La red 110 puede ser cualquier forma de red de ordenadores que puede reenviar información entre el sistema de procesamiento de datos 105 y el sistema informático remoto 160. En algunas implementaciones, la red 110 puede incluir internet y/u otros tipos de redes de datos, tales como una red de área local (LAN), una red de área amplia (WAN), una red celular, una red satelital, u otros tipos de redes de datos. La red 110 también puede incluir cualquier número de dispositivos informáticos (p. ej., ordenadores, servidores, rúters, conmutadores de red, etc.) que se configuran para recibir o transmitir datos dentro de la red 110.[0069] Network 110 may include computer networks such as the internet, local area networks, wide area networks, intranets, and satellite networks, other computer networks such as mobile data or voice telephony communication networks, or combinations thereof. The data processing system 105 of system 100 may communicate via network 110 with one or more computing devices, such as one or more remote computer systems 160. Network 110 may be any form of computer network that can forward information between the data processing system 105 and the remote computer system 160. In some implementations, network 110 may include the internet and/or other types of data networks, such as a local area network (LAN), a wide area network (WAN), a cellular network, a satellite network, or other types of data networks. The 110 network can also include any number of computing devices (e.g., computers, servers, routers, network switches, etc.) that are configured to receive or transmit data within the 110 network.
[0071] La red 110 puede incluir además cualquier número de conexiones cableadas o inalámbricas. Cualquiera o todos los dispositivos informáticos descritos en esta memoria (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105, uno o más sistemas informáticos remotos 160, el sistema informático 500, etc.) pueden comunicarse inalámbricamente (p. ej., por medio de wifi, comunicación celular, radio, etc.) con un transceptor que se cablea (p. ej., por medio de un cable de fibra óptica, un cable CAT5, etc.) a otros dispositivos informáticos en la red 110. Cualquiera o todos los dispositivos informáticos descritos en esta memoria (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105, uno o más sistemas informáticos remotos 160, el sistema informático 500, etc.) también pueden comunicarse inalámbricamente con los dispositivos informáticos de la red 110 por medio de un dispositivo proxy (p. ej., un rúter, conmutador de red, o pasarela).[0071] Network 110 may also include any number of wired or wireless connections. Any or all of the computing devices described in this documentation (e.g., data processing system 105, one or more remote computing systems 160, computer system 500, etc.) may communicate wirelessly (e.g., via Wi-Fi, cellular communication, radio, etc.) with a transceiver that is wired (e.g., via fiber optic cable, CAT5 cable, etc.) to other computing devices in Network 110. Any or all of the computing devices described in this documentation (e.g., data processing system 105, one or more remote computing systems 160, computer system 500, etc.) may also communicate wirelessly with computing devices in Network 110 by means of a proxy device (e.g., a router, network switch, or gateway).
[0073] Cada sistema informático remoto 160 puede incluir al menos un procesador y una memoria (p. ej., un circuito de procesamiento). La memoria puede almacenar instrucciones ejecutables por procesador que, cuando son ejecutadas por el procesador, provocan que el procesador realice una o más de las operaciones descritas en esta memoria. El procesador puede incluir un microprocesador, un ASIC, un FPGA, un GPU, etc., o combinaciones de los mismos. La memoria puede incluir, pero sin limitación a esto, almacenamiento electrónico o dispositivo de transmisión óptico, magnético o cualquier otro capaz de proporcionar instrucciones de programa al procesador. La memoria puede incluir además un disco flexible, CD-ROM, DVD, disco magnético, chip de memoria, ASIC, FPGA, ROM, RAM, EEPROM, EPROM, memoria flash, medios ópticos, o cualquier otro memoria adecuada de la que el procesador puede leer instrucciones. Las instrucciones pueden incluir código de cualquier lenguaje de programación informático adecuado. Cada sistema informático remoto 160 puede incluir uno o más dispositivos informáticos, servidores, dispositivos informáticos personales, o repositorios de datos. El sistema informático remoto 160 puede incluir cualquiera o todos los componentes y realizar cualquiera o todas las funciones del sistema informático 500 descrito en relación con la FIG. 5.[0073] Each remote computing system 160 may include at least one processor and memory (e.g., a processing circuit). The memory may store processor-executable instructions that, when executed by the processor, cause the processor to perform one or more of the operations described in that memory. The processor may include a microprocessor, an ASIC, an FPGA, a GPU, etc., or combinations thereof. The memory may include, but is not limited to, electronic storage or transmission devices, optical, magnetic, or any other medium capable of providing program instructions to the processor. The memory may further include a floppy disk, CD-ROM, DVD, magnetic disk, memory chip, ASIC, FPGA, ROM, RAM, EEPROM, EPROM, flash memory, optical media, or any other suitable memory from which the processor can read instructions. The instructions may include code in any suitable computer programming language. Each remote computing system 160 may include one or more computing appliances, servers, personal computing devices, or data repositories. The remote computer system 160 may include any or all of the components and perform any or all of the functions of the computer system 500 described in relation to FIG. 5.
[0075] El almacenamiento 115 puede ser una memoria legible por ordenador que puede almacenar o mantener cualquiera de la información descrita en esta memoria. El almacenamiento 115 puede almacenar o mantener una o más estructuras de datos, que pueden contener, indexar o almacenar de otro modo cada uno de los valores, pluralidades, conjuntos, variables, vectores, números o umbrales descritos en esta memoria. Al almacenamiento 115 se puede acceder usando una o más direcciones de memoria, valores de índice o identificadores de cualquier artículo, estructura o región mantenidos en el almacenamiento 115. En implementaciones donde el almacenamiento 115 es externo al sistema de procesamiento de datos 105, al almacenamiento 115 pueden acceder los componentes del sistema de procesamiento de datos 105 por medio de la red 110 o por medio de una interfaz de comunicaciones local. El almacenamiento 115 se puede distribuir por muchos diferentes sistemas o elementos de almacenamiento informáticos. El sistema de procesamiento de datos 105 puede almacenar, en una o más regiones de la memoria del sistema de procesamiento de datos 105, o en el almacenamiento 115, los resultados de cualquiera o todas las computaciones, determinaciones, selecciones, identificaciones, generaciones, construcciones, o cálculos en una o más estructuras de datos indexadas o identificadas con valores apropiados.[0075] Storage 115 may be a computer-readable memory that can store or hold any of the information described in this memory. Storage 115 may store or hold one or more data structures, which may contain, index, or otherwise store each of the values, pluralities, sets, variables, vectors, numbers, or thresholds described in this memory. Storage 115 may be accessed using one or more memory addresses, index values, or identifiers of any item, structure, or region held in storage 115. In implementations where storage 115 is external to the data processing system 105, storage 115 may be accessed by components of the data processing system 105 via the network 110 or via a local communications interface. Storage 115 may be distributed across many different computer storage systems or elements. The data processing system 105 can store, in one or more regions of the memory of the data processing system 105, or in storage 115, the results of any or all computations, determinations, selections, identifications, generations, constructions, or calculations in one or more data structures indexed or identified with appropriate values.
[0077] Cualquiera o todos los valores almacenados en el almacenamiento 115 puede ser accedidos por los componentes del sistema de procesamiento de datos 105 para realizar cualquiera de las funcionalidades o funciones descritas en esta memoria. En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos 105 puede utilizar información de autenticación (p. ej., nombre de usuario, contraseña, correo electrónico, etc.) para indicar que un operario del sistema de procesamiento de datos 105 está autorizado para acceder a información solicitada en el almacenamiento 115. El almacenamiento 115 puede incluir ajustes de permisos que indicar qué usuarios, dispositivos o perfiles están autorizados para acceder a cierta información almacenada en el almacenamiento 115. En algunas implementaciones, uno o más sistemas informáticos remotos 160 pueden acceder a la funcionalidad del sistema de procesamiento de datos 105 usando correspondiente información de autenticación, que se puede proporcionar por medio de una o más interfaces basadas en web.[0077] Any or all values stored in storage 115 may be accessed by components of the data processing system 105 to perform any of the functionalities or functions described herein. In some implementations, the data processing system 105 may use authentication information (e.g., username, password, email address, etc.) to indicate that an operator of the data processing system 105 is authorized to access requested information in storage 115. Storage 115 may include permission settings that indicate which users, devices, or profiles are authorized to access certain information stored in storage 115. In some implementations, one or more remote computer systems 160 may access the functionality of the data processing system 105 using corresponding authentication information, which may be provided through one or more web-based interfaces.
[0079] El almacenamiento 115 puede almacenar diversos datos de participante 170, por ejemplo, en una o más estructuras de datos. Los datos de participante 170 pueden ser un conjunto de datos que puede incluir información clínica o no clínica de participante de cualquier número de participantes en cualquier número de ensayos clínicos en marcha o históricos. Los datos de participante 170 pueden ser usados por el sistema de procesamiento de datos 105 para generar uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175 para uno o más de los modelos de aprendizaje de máquina 150 usando las técnicas descritas en esta memoria. Los datos de participante 170 pueden almacenarse o indexarse de otro modo usando identificadores de uno o más ensayos clínicos. Los datos de participante 170 pueden incluir información demográfica, que incluye pero sin limitación a esto, edad de participante, género, etnia, peso, altura, y otras estadísticas demográficas relevantes que pueden influir en la presentación de enfermedades y la respuesta a tratamientos. Los datos de participante 170 pueden incluir información genética, marcadores biomoleculares u otros datos biológicos que pueden influir en el progreso de enfermedades y la eficacia de tratamientos. Los datos demográficos pueden incluir historial de pacientes, que incluye afecciones médicas anteriores, cirugías, tratamientos y uso de medicación.[0079] Storage 115 may store various participant data 170, for example, in one or more data structures. Participant data 170 may be a dataset that can include clinical or non-clinical participant information from any number of participants in any number of ongoing or historical clinical trials. Participant data 170 may be used by the data processing system 105 to generate one or more training datasets 175 for one or more of the machine learning models 150 using the techniques described in this document. Participant data 170 may be stored or otherwise indexed using identifiers from one or more clinical trials. Participant data 170 may include demographic information, including but not limited to participant age, gender, ethnicity, weight, height, and other relevant demographic statistics that may influence disease presentation and response to treatment. Participant 170 data may include genetic information, biomolecular markers, or other biological data that may influence disease progression and treatment effectiveness. Demographic data may include patient history, including previous medical conditions, surgeries, treatments, and medication use.
[0081] Los datos de participante 170 pueden incluir registros clínicos detallados de cada participante en tales como síntomas, diagnosis, comorbilidades, medicaciones simultáneas, resultados de pruebas de laboratorio (p. ej., recuentos sanguíneos, niveles de biomarcadores), y signos vitales (p. ej., presión sanguínea, ritmo cardiaco). Esta información de registro clínico puede indexarse por tiempo, fase de tratamiento o progreso, o por cualquier otra métrica asociada con un ensayo clínico correspondiente en marcha o histórico. Los datos de participante 170 pueden incluir una o más imágenes radiológicas 180, que pueden identificarse usadas para generar uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175 según las técnicas descritas en esta memoria. Las imágenes radiológicas 180 pueden incluir cualquier tipo de imagen, que incluye pero sin limitación a esto, imágenes de TC, imágenes de RM, imágenes de PET, imágenes de escaneo óseo, imágenes de rayos X o imágenes de ultrasonidos, entre otras.[0081] Participant data 170 may include detailed clinical records for each participant, such as symptoms, diagnosis, comorbidities, concurrent medications, laboratory test results (e.g., blood counts, biomarker levels), and vital signs (e.g., blood pressure, heart rate). This clinical record information may be indexed by time, treatment phase, or progress, or by any other metric associated with a corresponding ongoing or historical clinical trial. Participant data 170 may include one or more radiological images 180, which may be identified as having been used to generate one or more training datasets 175 according to the techniques described in this document. Radiological images 180 may include any type of image, including but not limited to CT images, MRI images, PET images, bone scan images, X-ray images, or ultrasound images.
[0082] Los datos de participante 170 pueden incluir información relacionada con los protocolos de tratamiento usados durante al menos un ensayo clínico en marcha o histórico que se administra a participantes, que incluye dosis, ruta de administración, frecuencia y duración de la terapia. Los datos de participante 170 pueden incluir diversa información relacionada con resultados de ensayos clínicos para uno o más participantes, que se pueden usar para generar etiquetas correspondientes 185 para uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175 según las técnicas descritas en esta memoria. Los datos de resultados pueden incluir respuestas de participantes a tratamiento, que pueden incluir eficacia (p. ej., reducción de tamaño de tumor, mejora de síntomas), acontecimientos adversos o cualquier otra aparición durante los ensayos clínicos.[0082] Participant data 170 may include information related to the treatment protocols used during at least one ongoing or historical clinical trial administered to participants, including dose, route of administration, frequency, and duration of therapy. Participant data 170 may also include various information related to clinical trial outcomes for one or more participants, which can be used to generate corresponding labels 185 for one or more training datasets 175 according to the techniques described in this document. Outcome data may include participants' responses to treatment, which may include efficacy (e.g., tumor size reduction, symptom improvement), adverse events, or any other occurrences during clinical trials.
[0084] El almacenamiento 115 puede almacenar uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175, cada uno de los cuales puede generarse usando los datos de participante 170 según las técnicas descritas en esta memoria. Los conjuntos de datos de entrenamiento 175 se pueden usar para entrenar o actualizar uno o más de los modelos de aprendizaje de máquina 150, por ejemplo, para generar resultados pronosticados de pacientes candidatos para un ensayo clínico dado. Cada conjunto de datos de entrenamiento 175 puede incluir uno o más ejemplos de entrenamiento. Cada ejemplo de entrenamiento puede corresponder a un participante respectivo y puede incluir cualquiera de los datos de participante 170 para dicho participante. Cada ejemplo de entrenamiento en el conjunto de datos de entrenamiento 175 puede incluir un conjunto de datos que se va a proporcionar como entrada a uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150, y correspondientes datos de verdad fundamental que se va a pronosticar para la entrada dada.[0084] Storage 115 may store one or more training datasets 175, each of which may be generated using participant data 170 according to the techniques described in this document. The training datasets 175 may be used to train or update one or more of the machine learning models 150, for example, to generate predicted outcomes for patient candidates for a given clinical trial. Each training dataset 175 may include one or more training examples. Each training example may correspond to a respective participant and may include any of the participant data 170 for that participant. Each training example in the training dataset 175 may include a dataset to be provided as input to one or more machine learning models 150, and corresponding fundamental truth data to be predicted for the given input.
[0086] En un ejemplo, los datos de entrada de un ejemplo de entrenamiento pueden incluir los datos de participante 170, así como cualquier información adicional derivada de los datos de participante 170. Por ejemplo, los datos de entrada pueden incluir una o más imágenes radiológicas 180 del participante, así como información de segmentación, rasgos radiómicos y/u otra información derivada de dichas imágenes radiológicas 180 generadas según las técnicas descritas en esta memoria. Detalles adicionales relacionados con diversos rasgos que pueden generarse a partir de datos de participante 170 e imágenes radiológicas 180 se describen en relación con la FIG. 2. En algunas implementaciones, un conjunto de datos de entrenamiento 175 se puede generar para un ensayo clínico particular o conjunto de ensayos clínicos correspondientes a un fármaco, tratamiento o serie de tratamientos particulares.[0086] In one example, the input data for a training example may include participant data 170, as well as any additional information derived from participant data 170. For example, the input data may include one or more radiological images 180 of the participant, as well as segmentation information, radiomic features, and/or other information derived from such radiological images 180 generated according to the techniques described in this specification. Additional details relating to various features that can be generated from participant data 170 and radiological images 180 are described in relation to FIG. 2. In some implementations, a training dataset 175 may be generated for a particular clinical trial or set of clinical trials corresponding to a particular drug, treatment, or series of treatments.
[0087] Las imágenes radiológicas 180 pueden ser cualquier tipo de imagen radiológica, que incluye pero sin limitación a esto, imágenes de TC, imágenes de RM, imágenes de rayos X o imágenes de ultrasonidos, entre otras. Como se describe en además detalle en esta memoria, las imágenes radiológicas 180 pueden preprocesarse usando diversas técnicas de preprocesamiento, tales como un proceso de armonización de imágenes. La armonización de imágenes se puede implementar para alinear y estandarizar la apariencia de imágenes radiológicas 180 adquiridas en diferentes escáneres, protocolos y poblaciones de pacientes, permitiendo de ese modo comparaciones y análisis más precisos. En algunas implementaciones, cada uno de los sistemas informáticos remotos 160 puede corresponder a un sistema informático de una respectiva ubicación de tratamiento y puede recibir y proporcionar imágenes radiológicas 180 de diferentes equipos radiológicos para diferente participantes de ensayos clínicos.[0087] Radiological images 180 can be any type of radiological image, including but not limited to CT images, MRI images, X-ray images, or ultrasound images, among others. As described in further detail in this document, radiological images 180 can be preprocessed using various preprocessing techniques, such as image harmonization. Image harmonization can be implemented to align and standardize the appearance of radiological images 180 acquired on different scanners, protocols, and from different patient populations, thereby enabling more accurate comparisons and analyses. In some implementations, each of the remote computer systems 160 can correspond to a computer system at a respective treatment location and can receive and provide radiological images 180 from different radiological equipment for different clinical trial participants.
[0089] Las etiquetas 185 de un conjunto de datos de entrenamiento 175 pueden ser cualesquiera datos de verdad fundamental para una salida dada que va a ser pronosticada usando un modelo de aprendizaje de máquina 150. Cada ejemplo de entrenamiento puede incluir una o más etiquetas 185 correspondientes a un resultado real para un participante correspondiente. Por ejemplo, las etiquetas 185 pueden incluir indicaciones de respuesta global, si una nueva lesión o tumor se ha detectado durante el ensayo, un tipo de histología del participante, un estado de mutación de un tumor, un pronóstico de expresión de proteínas, un pronóstico de un firma de expresión genética, o un cambio en el estadio de tumor del participante. Las etiquetas 185 pueden incluir diversos resultados de tiempo hasta el acontecimiento, que incluye pero sin limitación a esto, una indicación de si el participante ha sobrevivido, indicaciones de tiempo a acontecimientos adversos, o indicaciones de tiempos correspondiente a progresos de enfermedad, indicaciones de recaídas tras un tratamiento de la correspondientes ensayos clínicos, entre otros. Ejemplos de entrenamiento adicionales para un conjunto de datos de entrenamiento 175 pueden generarse para incluir información de participantes adicionales ya que dicha información es proporcionada o recibido de otro modo de uno o más sistemas informáticos remotos 160.[0089] The labels 185 of a training dataset 175 can be any fundamental truth data for a given output to be predicted using a machine learning model 150. Each training example can include one or more labels 185 corresponding to an actual outcome for a corresponding participant. For example, labels 185 can include indications of overall response, whether a new lesion or tumor has been detected during the trial, a participant's histology type, a tumor mutation status, a protein expression forecast, a gene expression signature forecast, or a change in the participant's tumor stage. Labels 185 can include various time-to-event outcomes, including, but not limited to, an indication of whether the participant has survived, indications of time to adverse events, or indications of times corresponding to disease progression, indications of relapse following treatment in the corresponding clinical trials, among others. Additional training examples for a training dataset 175 may be generated to include information from additional participants as such information is provided or otherwise received from one or more remote computer systems 160.
[0091] El sistema de procesamiento de datos 105 puede generar y/o almacenar uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150, por ejemplo, en una o más estructuras de datos. Aunque se muestran externos al almacenamiento 115, debe entenderse que modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden mantenerse en el almacenamiento 115 y ejecutarse por uno o más procesadores del sistema de procesamiento de datos 105 para generar pronósticos para participantes candidatos de ensayos clínicos, como se describe en la presente memoria. Cada modelo de aprendizaje de máquina 150 se puede entrenar o actualizar para generar cualquier tipo de resultado pronosticado de ensayos clínicos descritos en esta memoria usando uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175.[0091] The data processing system 105 can generate and/or store one or more machine learning models 150, for example, in one or more data structures. Although shown as external to storage 115, it should be understood that machine learning models 150 can be maintained in storage 115 and executed by one or more processors of the data processing system 105 to generate forecasts for candidate participants in clinical trials, as described herein. Each machine learning model 150 can be trained or updated to generate any type of predicted clinical trial outcome described herein using one or more training datasets 175.
[0093] Cada modelo de aprendizaje de máquina 150 puede generarse para un tipo particular de ensayo clínico y/o plan de tratamiento y entrenarse para generar uno o más resultados pronosticados correspondientes para ese tipo de ensayo clínico y/o plan de tratamiento. Por ejemplo, un modelo de aprendizaje de máquina 150 puede generarse y entrenarse para generar resultados pronosticados para un fármaco particular, clase de fármacos, combinación de fármacos, u otro proceso de tratamiento para un enfermedad o afección particular. Los modelos de aprendizaje de máquina 150 se pueden almacenar o indexar de otro modo con un identificador del correspondiente ensayo clínico o proceso de tratamiento para el que se entrenan.[0093] Each machine learning model 150 can be generated for a particular type of clinical trial and/or treatment plan and trained to generate one or more corresponding predicted outcomes for that type of clinical trial and/or treatment plan. For example, a machine learning model 150 can be generated and trained to generate predicted outcomes for a particular drug, class of drugs, drug combination, or other treatment process for a particular disease or condition. Machine learning models 150 can be stored or otherwise indexed with an identifier of the corresponding clinical trial or treatment process for which they are trained.
[0095] Los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden incluir cualquier tipo de modelo de aprendizaje de máquina 150 capaz de entrenarse y/o actualizado para generar resultados pronosticados de ensayos clínicos. Ejemplos no limitativos de modelos de aprendizaje de máquina incluyen redes neuronales profundas (DNN), que pueden incluir redes totalmente conectadas, redes neuronales circunvolucionales (CNN), redes neuronales recurrentes (RNN), o redes neuronales de transformador. Los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden incluir aunque sin quedar limitado a esto modelos de árbol de decisión, modelos de regresión, máquinas de vectores de soporte (SVM), modelos de bosque aleatorio, ensamblajes de modelos de máquinas potenciadora de gradiente o modelos híbridos. Los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden entrenarse usando cualquier técnica de entrenamiento adecuada, que incluye pero sin limitación a esto, aprendizaje supervisado, aprendizaje semisupervisado, aprendizaje autosupervisado, aprendizaje no supervisado o combinaciones de los mismos.[0095] Machine learning models 150 may include any type of machine learning model 150 capable of being trained and/or updated to generate predicted clinical trial outcomes. Non-limiting examples of machine learning models include deep neural networks (DNNs), which may include fully connected networks, convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), or transformer neural networks. Machine learning models 150 may include, but are not limited to, decision tree models, regression models, support vector machines (SVMs), random forest models, gradient boosting machine model assemblies, or hybrid models. Machine learning models 150 may be trained using any suitable training technique, including, but not limited to, supervised learning, semi-supervised learning, self-supervised learning, unsupervised learning, or combinations thereof.
[0097] En implementaciones donde un modelo de aprendizaje de máquina 150 es una variante de una red neuronal, el modelo de aprendizaje de máquina 150 puede incluir cualquier número o tipo de capa de red neuronal. Ejemplos no limitativos de capas de red neuronal incluyen capas totalmente conectadas, capas circunvolucionales, capas de activación, capas de acumulación, capas softmax, capas recurrentes, capas de normalización, capas de incrustación, capas de transformador, capas de adaptador y capas de abandono, entre otras. El número y tipo de capas en el modelo de aprendizaje de máquina 150 puede proporcionar por medio de hiperparámetros del modelo de aprendizaje de máquina 150, que puede especificarse en una petición para generar o entrenar un modelo de aprendizaje de máquina 150. En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos 105 puede inicializar un modelo de aprendizaje de máquina al generar una o más estructuras de datos que representa cada capa del modelo de aprendizaje de máquina 150, que puede ser inicializada con valores aleatorios o valores predeterminados. En algunas implementaciones, uno o más de los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden ser modelos preentrenados que se ajustan finamente o se refinan usando las técnicas de entrenamiento descritas en esta memoria.[0097] In implementations where a machine learning model 150 is a variant of a neural network, the machine learning model 150 may include any number or type of neural network layers. Non-limiting examples of neural network layers include fully connected layers, convolutional layers, activation layers, accumulation layers, softmax layers, recurrent layers, normalization layers, embedding layers, transformer layers, adapter layers, and dropout layers, among others. The number and type of layers in the machine learning model 150 may be provided by means of machine learning model 150 hyperparameters, which may be specified in a request to generate or train a machine learning model 150. In some implementations, the data processing system 105 may initialize a machine learning model by generating one or more data structures representing each layer of the machine learning model 150, which may be initialized with random or default values. In some implementations, one or more of the 150 machine learning models may be pre-trained models that are fine-tuned or refined using the training techniques described in this dissertation.
[0099] Haciendo referencia ahora a las operaciones de los componentes del sistema de procesamiento de datos 105, el gestor de datos de ensayo 130 puede recibir datos de participante 170 de uno o más participantes de cualquier número de ensayos clínicos. El gestor de datos de ensayo 130 puede recibir los datos de participante de uno o más sistemas informáticos remotos 160, cada uno de los cuales puede corresponder a uno o más sitios de ensayo, hospitales o centros de tratamiento que mantienen datos de participante 170 para uno o más ensayos clínicos. La información se puede proporcionar por medio de una o más API basadas en web, que pueden ser API seguras a las que se accede usando claves de encriptación correspondientes u otras técnicas seguras de transmisión de información.[0099] Referring now to the operations of the components of the data processing system 105, the trial data manager 130 can receive participant data 170 from one or more participants in any number of clinical trials. The trial data manager 130 can receive participant data from one or more remote computer systems 160, each of which can correspond to one or more trial sites, hospitals, or treatment centers that maintain participant data 170 for one or more clinical trials. The information can be provided by means of one or more web-based APIs, which can be secure APIs accessed using appropriate encryption keys or other secure data transmission techniques.
[0101] En algunas implementaciones, el gestor de datos de ensayo 130 puede proporcionar una interfaz basada en web por medio de la que los sitios de tratamiento pueden gestionar o mantener de otro modo datos de participante 170 para uno o más ensayos clínicos en el almacenamiento 115. En tales implementaciones, el gestor de datos de ensayo 130 puede implementar autenticación y autorización para gestionar acceso y modificaciones a correspondientes conjuntos de datos de participante 170, proporcionar elementos de interfaz gráfica de usuario para anotación y validación de datos, habilitar navegación, recuperación, modificación y actualización de datos de participante 170 correspondientes a sitios de tratamiento dados, entre otras funcionalidades. En algunas implementaciones, el gestor de datos de ensayo 130 puede recibir datos de participante actualizados 170 para ensayos clínicos en marcha o históricos, y almacenar dicha información actualizada en el almacenamiento 115.[0101] In some implementations, the trial data manager 130 may provide a web-based interface through which treatment sites can manage or otherwise maintain participant data 170 for one or more clinical trials in storage 115. In such implementations, the trial data manager 130 may implement authentication and authorization to manage access to and modifications of corresponding participant datasets 170, provide graphical user interface elements for data annotation and validation, enable navigation, retrieval, modification, and updating of participant data 170 corresponding to given treatment sites, and other functionalities. In some implementations, the trial data manager 130 may receive updated participant data 170 for ongoing or historical clinical trials and store such updated information in storage 115.
[0103] El generador de conjuntos de datos 135 puede generar un conjunto de datos de entrenamiento 175 para pronosticar resultados para un fármaco particular, clase/combinación de fármacos, o plan de tratamiento usando los datos de participante 170 para uno o más ensayos clínicos en marcha o históricos. El generador de conjuntos de datos 135 puede recibir una indicación para comenzar a generar un conjunto de datos de entrenamiento 175 para ensayos clínicos correspondientes en respuesta a un mensaje de un sistema informático remoto 160, o por medio de entrada de usuario a un dispositivo de entrada del sistema de procesamiento de datos 105 en algunas implementaciones. La indicación puede proporcionar una indicación de uno o más ensayos clínicos históricos o en marcha a los que se va a acceder cuando se genera el conjunto de datos de entrenamiento 175.[0103] The dataset generator 135 can generate a training dataset 175 to predict outcomes for a particular drug, drug class/combination, or treatment plan using participant data 170 for one or more ongoing or historical clinical trials. The dataset generator 135 can receive a prompt to begin generating a training dataset 175 for corresponding clinical trials in response to a message from a remote computer system 160, or by means of user input to a data processing system input device 105 in some implementations. The prompt can provide an indication of one or more historical or ongoing clinical trials to be accessed when generating the training dataset 175.
[0105] En algunas implementaciones, el generador de conjuntos de datos 135 puede recibir una indicación de uno o más fármacos, planes de tratamiento o protocolos de tratamiento para enfermedades o afecciones particulares, e identificar automáticamente ensayos clínicos históricos y/o en marcha para dichos fármacos, planes de tratamiento o protocolos de tratamiento para la enfermedades o afecciones particulares. El generador de conjuntos de datos 135 puede acceder a datos de participante 170 de participantes de los ensayos clínicos identificados o indicados para generar el conjunto de datos de entrenamiento 175. En algunas implementaciones, el conjunto de datos de entrenamiento 175 puede incluir datos para entrenar múltiples modelos de aprendizaje de máquina 150. Generar el conjunto de datos de entrenamiento 175 puede incluir generar múltiples ejemplos de entrenamiento, cada uno de los cuales puede corresponder a un participante respectivo. Cada ejemplo de entrenamiento puede incluir un conjunto de datos de entrada para al menos un modelo de aprendizaje de máquina 150 y datos de verdad fundamental correspondientes (p. ej., una o más etiquetas 185) que representan diferentes resultados para el participante correspondiente en el ensayo clínico relevante.[0105] In some implementations, the dataset generator 135 may receive a suggestion for one or more drugs, treatment plans, or treatment protocols for particular diseases or conditions and automatically identify historical and/or ongoing clinical trials for such drugs, treatment plans, or treatment protocols for the particular diseases or conditions. The dataset generator 135 may access participant data 170 from participants in the identified or suggested clinical trials to generate the training dataset 175. In some implementations, the training dataset 175 may include data for training multiple machine learning models 150. Generating the training dataset 175 may include generating multiple training examples, each of which may correspond to a respective participant. Each training example may include an input dataset for at least one machine learning model 150 and corresponding ground truth data (e.g., one or more labels 185) representing different outcomes for the corresponding participant in the relevant clinical trial.
[0107] Ejemplos de entrenamiento del conjunto de datos de entrenamiento 175 se pueden generar para una imagen radiológica 180 o conjunto de imágenes radiológicas de un participante respectivo de uno o más ensayos clínicos. En algunas implementaciones, las imágenes radiológicas 180 pueden ser una secuencia de imágenes radiológicas capturadas en diferentes momentos durante los ensayos clínicos. En algunas implementaciones, ejemplos de entrenamiento pueden incluir diversos rasgos radiómicos, que pueden extraerse de las imágenes radiológicas 180 del participante usando uno o más modelos de segmentación u otras técnicas de extracción de rasgos, como se describe en detalle adicional en relación con la FIG. 2. Por ejemplo, el generador de conjuntos de datos 135 puede usar una técnica de armonización de imágenes para generar imágenes radiológicas armonizadas 180 de las imágenes almacenadas en los datos de participante 170. Las imágenes radiológicas almacenadas en el conjunto de datos de entrenamiento 175 pueden incluir las imágenes radiológicas armonizadas 180.[0107] Training examples of the training dataset 175 can be generated for a radiological image 180 or set of radiological images of a respective participant in one or more clinical trials. In some implementations, the radiological images 180 may be a sequence of radiological images captured at different times during the clinical trials. In some implementations, training examples may include various radiomic features, which can be extracted from the participant's radiological images 180 using one or more segmentation models or other feature extraction techniques, as described in further detail in relation to FIG. 2. For example, the dataset generator 135 may use an image harmonization technique to generate harmonized radiological images 180 from the images stored in the participant data 170. The radiological images stored in the training dataset 175 may include the harmonized radiological images 180.
[0109] Los datos de entrada incluidos en cada ejemplo de entrenamiento del conjunto de datos de entrenamiento 175 generado también pueden incluir uno o más atributos clínicos del participante respectivo, que puede incluir cualquiera de la información de los datos de participante 170. Los atributos clínicos pueden incluir, aunque sin quedar limitado a esto, información demográfica del participante, plan de tratamiento o información de progreso, resultados de laboratorio de diferentes pruebas realizadas durante los ensayos clínicos o información molecular del fármaco o plan de tratamiento usado para tratar al participante durante el ensayo, entre cualesquiera otros atributos clínicos descritos en esta memoria.[0109] The input data included in each training example of the generated training dataset 175 may also include one or more clinical attributes of the respective participant, which may include any of the information from participant data 170. Clinical attributes may include, but are not limited to, demographic information of the participant, treatment plan or progress information, laboratory results from different tests performed during the clinical trials, or molecular information of the drug or treatment plan used to treat the participant during the trial, among any other clinical attributes described in this document.
[0110] El generador de conjuntos de datos 135 puede generar el conjunto de datos de entrenamiento de manera que cada ejemplo de entrenamiento incluye al menos una etiqueta 185 correspondiente a un resultado del participante respectivo del uno o más ensayos clínicos. Como se describe en la presente memoria, las etiquetas 185 pueden incluir resultados correspondientes que van a ser pronosticados por uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150, una vez entrenados. Por ejemplo, las etiquetas 185 pueden incluir una o más de una indicación de una respuesta a ensayos clínicos correspondientes, una indicación de una lesión adicional durante o después de ensayos clínicos correspondientes, una indicación de un tipo de histología, una indicación de un estado de mutación germinal, una indicación de un estado de mutación somática, o una indicación de un cambio en un estadio de tumor resultante de ensayos clínicos correspondientes. Las etiquetas 185 pueden incluir una métrica de tiempo hasta el acontecimiento del participante respectivo, que puede ser un tiempo de supervivencia, un tiempo de progreso de enfermedad, o un tiempo de recaída, entre otros.[0110] The dataset generator 135 can generate the training dataset such that each training example includes at least one label 185 corresponding to a respective participant outcome from one or more clinical trials. As described herein, the labels 185 can include corresponding outcomes that are to be predicted by one or more machine learning models 150 once trained. For example, the labels 185 can include one or more indications of a response to corresponding clinical trials, an indication of additional injury during or after corresponding clinical trials, an indication of a histology type, an indication of a germline mutation status, an indication of a somatic mutation status, or an indication of a change in tumor stage resulting from corresponding clinical trials. The labels 185 can also include a time-to-event metric for the respective participant, which can be a survival time, a time to disease progression, or a time to relapse, among others.
[0111] El generador de conjuntos de datos 135 puede generar múltiples conjuntos de datos de entrenamiento 175 para múltiples modelos de aprendizaje de máquina 150. Por ejemplo, el generador de conjuntos de datos 135 puede generar un primer conjunto de datos de entrenamiento 175 con datos de entrada y etiquetas 185 para entrenar un modelo de clasificación y generar un segundo conjunto de datos de entrenamiento 175 con datos de entrada y etiquetas 185 para entrenar un modelo de aprendizaje de máquina para pronosticar métricas de tiempo hasta el acontecimiento. Cada conjunto de datos de entrenamiento 175 puede generarse del mismo conjunto de datos de participante 170, pero incluir diferentes datos de entrada (p. ej., imágenes radiológicas 180, rasgos radiómicos, datos clínicos, etc.) para el modelo de aprendizaje de máquina 150 y diferentes etiquetas 185 correspondientes al objetivo de pronóstico para el correspondiente modelo de aprendizaje de máquina 150. Cada conjunto de datos de entrenamiento 175 se puede almacenar en asociación con respectivos identificadores del modelo de aprendizaje de máquina 150 al que corresponde, así como identificadores de los ensayos clínicos que tienen los datos de participante 170 usados para generar el conjunto de datos de entrenamiento 175.[0111] The dataset generator 135 can generate multiple training datasets 175 for multiple machine learning models 150. For example, the dataset generator 135 can generate a first training dataset 175 with input data and labels 185 to train a classification model and generate a second training dataset 175 with input data and labels 185 to train a machine learning model to forecast time-to-event metrics. Each training dataset 175 can be generated from the same participant dataset 170, but include different input data (e.g., radiological images 180, radiomic features, clinical data, etc.) for the machine learning model 150 and different labels 185 corresponding to the forecasting objective for the corresponding machine learning model 150. Each training dataset 175 can be stored in association with respective identifiers of the machine learning model 150 to which it corresponds, as well as identifiers of the clinical trials that have the participant data 170 used to generate the training dataset 175.
[0113] Una vez se han generado los conjuntos de datos de entrenamiento 175, el actualizador de modelo 140 puede entrenar al menos un modelo de aprendizaje de máquina 150 usando los conjuntos de datos de entrenamiento 175. En un ejemplo, un modelo de aprendizaje de máquina 150 puede entrenarse para recibir al menos una imagen radiológica 180 de un participante candidato como entrada y generar un resultado pronosticado del participante candidato en ensayo clínico que tiene atributos similares a los correspondientes al conjunto de datos de entrenamiento 175. El actualizador de modelo 140 puede entrenar los modelos de aprendizaje de máquina 150 usando cualquier técnica de entrenamiento adecuada, que incluye aprendizaje supervisado.[0113] Once the training datasets 175 have been generated, the model updater 140 can train at least one machine learning model 150 using the training datasets 175. In one example, a machine learning model 150 can be trained to receive at least one radiological image 180 of a candidate participant as input and generate a predicted outcome for the candidate clinical trial participant that has attributes similar to those corresponding to the training dataset 175. The model updater 140 can train the machine learning models 150 using any suitable training technique, including supervised learning.
[0115] En un ejemplo no limitativo de usar aprendizaje supervisado para entrenar un modelo de aprendizaje de máquina 150, el actualizador de modelo 140 puede enumerar primero un primer subconjunto de los ejemplos de entrenamiento en el conjunto de datos de entrenamiento 175 para el modelo de aprendizaje de máquina y enumerar un segundo subconjunto de los ejemplos de entrenamiento en el conjunto de datos de entrenamiento 175 como conjunto de evaluación. El ejemplo de entrenamiento del primer subconjunto puede ser usado por el actualizador de modelo 140 para entrenar el modelo de aprendizaje de máquina 150 al proporcionar los datos de entrada del ejemplo de entrenamiento (p. ej., imágenes radiológicas 180, extraído rasgos, datos clínicos) en el modelo a un resultado pronosticado. El actualizador de modelo 140 puede comparar las salidas pronosticadas del modelo de aprendizaje de máquina 150 contra los resultados reales indicados en las etiquetas 185.[0115] In a non-limiting example of using supervised learning to train a machine learning model 150, the model updater 140 can first enumerate a first subset of the training examples in the training dataset 175 for the machine learning model and enumerate a second subset of the training examples in the training dataset 175 as an evaluation set. The training example from the first subset can be used by the model updater 140 to train the machine learning model 150 by feeding the input data from the training example (e.g., radiological images 180, extracted features, clinical data) into the model to a predicted output. The model updater 140 can compare the predicted outputs of the machine learning model 150 against the actual results indicated by the labels 185.
[0116] El actualizador de modelo 140 puede usar una función de pérdida para cuantificar el error entre los valores pronosticados generados por el modelo de aprendizaje de máquina 150 y el valor de verdad fundamental real almacenado en las etiquetas correspondientes 185 del ejemplo de entrenamiento. En algunas implementaciones, el actualizador de modelo 140 puede calcular un error para uno o más lotes de ejemplos de entrenamiento, por ejemplo, cuando se implementa un planteamiento de entrenamiento/actualización por lotes. La función de pérdida usada para calcular el error puede ser cualquier función de pérdida adecuada, que incluye pero sin limitación a esto, pérdida de error cuadrático medio, pérdida entropía cruzada, pérdida de bisagra, pérdida L1 o pérdida L2, entre otras.[0116] The model updater 140 can use a loss function to quantify the error between the predicted values generated by the machine learning model 150 and the actual fundamental truth value stored in the corresponding labels 185 of the training example. In some implementations, the model updater 140 can calculate an error for one or more batches of training examples, for example, when a batch training/update approach is implemented. The loss function used to calculate the error can be any suitable loss function, including, but not limited to, mean square error loss, cross-entropy loss, hinge loss, L1 loss, or L2 loss.
[0118] El actualizador de modelo 140 puede usar la pérdida para optimizar los parámetros entrenables del modelo de aprendizaje de máquina 150. Por ejemplo, el actualizador de modelo 140 puede implementar un algoritmo de propagación hacia atrás para propagar hacia atrás la pérdida a través de cada capa del modelo de aprendizaje de máquina, modificar los parámetros para optimizar la pérdida según una función de optimización adecuada, tal como descenso en gradiente o un proceso de optimización de Adam, en algunas implementaciones. El actualizador de modelo 140 puede modificar los parámetros entrenables del modelo de aprendizaje de máquina 150 hasta alcanzar una condición de finalización de entrenamiento. La cantidad por la que los parámetros entrenables se modifican para entrenar el modelo de aprendizaje de máquina 150 puede ser una función de una tasa de aprendizaje, que puede ser una tasa de aprendizaje dinámico o programado, en algunas implementaciones.[0118] The model updater 140 can use the loss to optimize the trainable parameters of the machine learning model 150. For example, the model updater 140 can implement a backpropagation algorithm to propagate the loss backward through each layer of the machine learning model, modifying the parameters to optimize the loss according to a suitable optimization function, such as gradient descent or an Adam optimization process, in some implementations. The model updater 140 can modify the trainable parameters of the machine learning model 150 until a training completion condition is reached. The amount by which the trainable parameters are modified to train the machine learning model 150 can be a function of a learning rate, which can be a dynamic or scheduled learning rate, in some implementations.
[0120] Un ejemplo de condición de entrenamiento puede incluir un umbral de precisión predeterminado, que puede compararse con una precisión del modelo de aprendizaje de máquina 150 determinado usando un conjunto de validación (p. ej., el segundo subconjunto del conjunto de datos de entrenamiento 175 para el modelo de aprendizaje de máquina 150). Otras condiciones de finalización de entrenamiento pueden incluir un número predeterminado de épocas de entrenamiento o indicaciones que el modelo de aprendizaje de máquina 150 comienza a sobreajustar para el conjunto de datos de entrenamiento 175. Los parámetros del modelo de aprendizaje de máquina 150 pueden almacenarse en memoria del sistema de procesamiento de datos 105 y/o el almacenamiento 115 una vez ha terminado el entrenamiento. En algunas implementaciones, múltiples instantáneas del modelo de aprendizaje de máquina 150 se pueden capturar y almacenar durante el proceso de entrenamiento.[0120] An example of a training condition might include a predetermined accuracy threshold, which can be compared to a predetermined accuracy of the machine learning model 150 using a validation set (e.g., the second subset of the training dataset 175 for the machine learning model 150). Other training termination conditions might include a predetermined number of training epochs or indications that the machine learning model 150 begins to overfit for the training dataset 175. The parameters of the machine learning model 150 can be stored in the data processing system memory 105 and/or storage 115 after training is complete. In some implementations, multiple snapshots of the machine learning model 150 can be captured and stored during the training process.
[0122] En algunas implementaciones, el actualizador de modelo 140 puede multiplicar modelos de aprendizaje de máquina 150 que cada uno pronostica correspondientes resultados de pronóstico del correspondiente ensayo clínico o datos de entrada correspondientes dados de plan de tratamiento. Por ejemplo, un primer conjunto de modelos de aprendizaje de máquina 150 puede entrenarse como modelos de clasificación, mientras un segundo conjunto de modelos de aprendizaje de máquina 150 puede entrenarse como modelos de tiempo hasta el acontecimiento. Múltiples conjuntos de datos de entrenamiento 175 pueden generarse según las técnicas descritas en esta memoria para acomodar el entrenamiento de múltiples modelos de aprendizaje de máquina, en algunas implementaciones. Detalles adicionales del proceso de entrenamiento para los modelos de aprendizaje de máquina 150 se describen en relación con la FIG. 2.[0122] In some implementations, the model updater 140 can multiply machine learning models 150, each of which forecasts corresponding clinical trial outcomes or corresponding given treatment plan input data. For example, a first set of machine learning models 150 can be trained as classification models, while a second set of machine learning models 150 can be trained as time-to-event models. Multiple training datasets 175 can be generated using the techniques described in this dissertation to accommodate the training of multiple machine learning models in some implementations. Further details of the training process for the machine learning models 150 are described in relation to FIG. 2.
[0124] Haciendo referencia a la FIG. 2 en el contexto de los componentes descritos en relación con la FIG. 1, se ilustra un ejemplo de diagrama de flujo de datos 200 de un proceso para entrenar y actualizar modelos de aprendizaje de máquina (p. ej., los modelos de aprendizaje de máquina 150) que se pueden usar en relación con las técnicas descritas en la FIG. 1, según una o más implementaciones. Cualquiera de las técnicas descritas en relación con la FIG. 2 puede ser realizada por el sistema de procesamiento de datos 105 o los componentes del mismo, o cualquier otro sistema informático descrito en esta memoria.[0124] Referring to FIG. 2 in the context of the components described in relation to FIG. 1, an example data flow diagram 200 of a process for training and updating machine learning models (e.g., the machine learning models 150) is illustrated. These models may be used in connection with the techniques described in FIG. 1, according to one or more implementations. Any of the techniques described in relation to FIG. 2 may be performed by the data processing system 105 or components thereof, or by any other computer system described herein.
[0126] Como se muestra, datos de entrada para un conjunto de datos de entrenamiento (p. ej., un conjunto de datos de entrenamiento 175) pueden generarse usando un proceso de armonización de imágenes 206. El proceso de armonización de imágenes 206 alinea y estandariza imágenes de entrada 202 adquiridas de diferentes fuentes, tales como escáneres, sitios o equipamiento. El proceso de armonización de imágenes 206 puede implicar ajustar los valores de intensidad, distribuciones de píxeles, relaciones espaciales y otras características dentro de múltiples imágenes de entrada 202 (p. ej., las imágenes radiológicas 180) para asegurar con congruentes por todas las imágenes en el conjunto de datos. Se puede implementar armonización de imágenes porque las imágenes radiológicas de entrada 292 de diferentes fuentes pueden exhibir niveles variables de brillo, contraste, resolución o ruido debido a diferencias en protocolos de formación de imágenes, ajustes de escáner, poblaciones de pacientes o técnicas de adquisición.[0126] As shown, input data for a training dataset (e.g., a training dataset 175) can be generated using an image harmonization process 206. The image harmonization process 206 aligns and standardizes input images 202 acquired from different sources, such as scanners, sites, or equipment. The image harmonization process 206 may involve adjusting intensity values, pixel distributions, spatial relationships, and other characteristics within multiple input images 202 (e.g., radiological images 180) to ensure consistency across all images in the dataset. Image harmonization can be implemented because input radiological images 292 from different sources may exhibit varying levels of brightness, contrast, resolution, or noise due to differences in imaging protocols, scanner settings, patient populations, or acquisition techniques.
[0128] El proceso de armonización de imágenes 206 puede recibir un conjunto de imágenes de entrada 202 como entrada y generar un correspondiente conjunto de imágenes armonizadas 204 como salida. Las imágenes de entrada 202 seleccionadas para una iteración del proceso de armonización de imágenes 206 puede corresponder a un tipo de imagen, similar, orientación de captura u otro atributo de imagen común. Ejemplos de procesos de armonización de imágenes 206 pueden incluir, aunque sin quedar limitado a esto, realizar un proceso de estandarización de intensidad, en el que técnicas tales como coincidencia de histograma, corrección gamma, o procesamiento basado en ondículas, para normalizar la intensidad de píxeles en cada conjunto de imágenes de entrada 202. Las imágenes corregidas se almacenan como las imágenes armonizadas 204, que se pueden usar para generar un conjunto de datos de entrenamiento o para técnicas de extracción de rasgos.[0128] The image harmonization process 206 can receive a set of input images 202 as input and generate a corresponding set of harmonized images 204 as output. The input images 202 selected for an iteration of the image harmonization process 206 can correspond to a similar image type, capture orientation, or other common image attribute. Examples of image harmonization processes 206 may include, but are not limited to, performing an intensity standardization process, in which techniques such as histogram matching, gamma correction, or wavelet-based processing are used to normalize the pixel intensity in each set of input images 202. The corrected images are stored as the harmonized images 204, which can be used to generate a training dataset or for feature extraction techniques.
[0130] Como se muestra, los datos de entrada para ejemplos de entrenamiento de un conjunto de datos de entrenamiento 175 pueden generarse usando variables de entrada adicionales 208, en algunas implementaciones. Las variables de entrada 208 pueden incluir cualesquiera atributos de participantes (p. ej., recuperados de datos de participante 170), que incluyen pero sin limitación a esto, datos clínicos de los participantes, resultados de laboratorio de pruebas realizadas en el participante, información acerca de dosis de tratamiento u otros atributos de tratamiento, o cualquier otra información descrita en esta memoria. Las variables de entrada 208 para un participante pueden almacenarse en asociación con una o más imágenes de entrada 202 y/o una o más imágenes armonizadas 204 de dicho participante. Esta información se puede usar como entrada para el proceso de modelado de aprendizaje profundo 216, como se muestra.[0130] As shown, the input data for training examples from a training dataset 175 can be generated using additional input variables 208 in some implementations. The input variables 208 can include any participant attributes (e.g., retrieved from participant data 170), including, but not limited to, clinical data of the participants, laboratory results of tests performed on the participant, information about treatment dosage or other treatment attributes, or any other information described herein. The input variables 208 for a participant can be stored in association with one or more input images 202 and/or one or more harmonized images 204 of that participant. This information can be used as input for the deep learning modeling process 216, as shown.
[0132] Los conjuntos de imágenes armonizadas 204 también pueden proporcionarse como entrada a uno o más modelos de segmentación 210. Los modelos de segmentación 210 pueden ser modelos de aprendizaje de máquina basados en imágenes que se entrenan/actualizan para procesar imágenes radiológicas de entrada (p. ej., imágenes de entrada 202 o imágenes armonizadas 204) para identificar, localizar o cuantificar de otro modo estructuras anatómicas o anomalías. Tal modelo de segmentación 210 puede incluir modelos de segmentación de tumores 210, que pueden entrenarse para identificar píxeles en una imagen armonizada de entrada 204 o imagen de entrada 202 que corresponden a un tumor u otro tejido canceroso. Los modelos de segmentación 210 se pueden entrenar en un conjunto de datos que comprende que tiene imágenes radiológicas anotadas, donde cada imagen se ha etiquetado con regiones o rasgos de interés específicos (p. ej., regiones correspondientes a órganos, tumores u otras estructuras anatómicas, etc.).[0132] Harmonized image sets 204 may also be provided as input to one or more segmentation models 210. Segmentation models 210 may be image-based machine learning models that are trained/updated to process input radiological images (e.g., input images 202 or harmonized images 204) to identify, locate, or otherwise quantify anatomical structures or abnormalities. Such a segmentation model 210 may include tumor segmentation models 210, which may be trained to identify pixels in an input harmonized image 204 or input image 202 that correspond to a tumor or other cancerous tissue. Segmentation models 210 may be trained on a dataset comprising annotated radiological images, where each image has been labeled with specific regions or features of interest (e.g., regions corresponding to organs, tumors, or other anatomical structures, etc.).
[0134] En algunas implementaciones, los modelos de segmentación pueden implementar clasificación por píxeles de imágenes radiológicas de entrada, en la que cada píxel dentro de una imagen de entrada 202 o una imagen armonizada 204 se asigna una etiqueta que indica una clasificación de una estructura anatómica o rasgo correspondiente. La salida de tales modelos de segmentación puede ser máscaras de segmentación, que en algunas implementaciones se puede usar como datos de entrada para entrenar los diversos modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria (p. ej., los modelos de aprendizaje de máquina 150, etc.). En algunas implementaciones, y como se muestra, imágenes de entrada 202, imágenes armonizadas 204 y/o máscaras de segmentación correspondientes para diversas regiones de interés se pueden proporcionar como entrada a un proceso de extracción de rasgos 212.[0134] In some implementations, segmentation models can implement pixel-based classification of input radiological images, in which each pixel within an input image 202 or a harmonized image 204 is assigned a label indicating a classification of a corresponding anatomical structure or feature. The output of such segmentation models can be segmentation masks, which in some implementations can be used as input data to train the various machine learning models described in this dissertation (e.g., the machine learning models 150, etc.). In some implementations, and as shown, input images 202, harmonized images 204, and/or corresponding segmentation masks for various regions of interest can be provided as input to a feature extraction process 212.
[0136] El proceso de extracción de rasgos 212 puede incluir cualquier proceso adecuado para identificar y extraer rasgos de las imágenes de entrada 202 y/o imágenes armonizadas 204 de participantes en uno o más ensayos clínicos. Rasgos radiómicos extraídos usando el proceso de extracción de rasgos 212 pueden incluir cualquier atributo que pueda ser derivado de las imágenes de entrada 202, imágenes armonizadas 204 y/o las máscaras de segmentación correspondientes a las mismas. En un ejemplo, tales rasgos pueden incluir tamaño de tumor, ubicación de tumor, tipo de tumor, número de tumores detectados, cambios en el tamaño de tumor a lo largo del tiempo, cambios en la estructura anatómica de diferentes órganos, huesos u otros tejidos, homogeneidad de tumor, morfología de lesión y patrones de crecimiento, densidad ósea o forma ósea, entre otros rasgos radiómicos.[0136] Feature extraction process 212 may include any process suitable for identifying and extracting features from input images 202 and/or harmonized images 204 of participants in one or more clinical trials. Radiomic features extracted using feature extraction process 212 may include any attribute that can be derived from input images 202, harmonized images 204, and/or the corresponding segmentation masks. By way of example, such features may include tumor size, tumor location, tumor type, number of tumors detected, changes in tumor size over time, changes in the anatomical structure of different organs, bones, or other tissues, tumor homogeneity, lesion morphology and growth patterns, bone density or bone shape, among other radiomic features.
[0138] Ejemplos adicionales de rasgos radiómicos pueden incluir métricas específicas de imagen, tales como estadísticas de primer orden, que se relacionan con la distribución de intensidades de píxel o vóxel dentro de una imagen armonizada 204. Ejemplos de tales rasgos de primer orden incluyen aunque sin quedar limitado a esto energía, energía total, entropía, intervalo intercuartílico, desviación absoluta de media, media cuadrática, asimetría, curtosis, varianza o uniformidad, entre otros. Otros rasgos radiómicos pueden incluir rasgos basados en forma, que pueden incluir aunque sin quedar limitado a esto volumen de malla o área de imagen, volumen de vóxel, área de superficie de una imagen 3D, relación de área de superficie a volumen, esfericidad, diámetro 3D máximo, diámetro 2D máximo (p. ej., de una imagen 2D o un parte de imagen 3D), longitud de eje mayor, longitud de eje menor, elongación, o planitud, entre otros. En algunas implementaciones, los rasgos radiómicos pueden incluir rasgos derivados de una matriz de coocurrencia de niveles de grises (GLCM), una matriz de dependencia de niveles de grises (GLDM), una matriz de longitud niveles de grises (GLRLM), una matriz de zona de tamaño de niveles de grises (GLSZM), o una matriz de diferencia de tono de grises vecinos (NGTDM).[0138] Additional examples of radiomic features may include image-specific metrics, such as first-order statistics, that relate to the distribution of pixel or voxel intensities within a harmonised image.204 Examples of such first-order features include, but are not limited to, energy, total energy, entropy, interquartile range, absolute deviation from the mean, root mean square, skewness, kurtosis, variance, or uniformity. Other radiomic features may include shape-based features, which may include, but are not limited to, mesh volume or image area, voxel volume, surface area of a 3D image, surface area-to-volume ratio, sphericity, maximum 3D diameter, maximum 2D diameter (e.g., of a 2D image or a portion of a 3D image), major axis length, minor axis length, elongation, or flatness. In some implementations, radiomic features may include features derived from a gray-level co-occurrence matrix (GLCM), a gray-level dependence matrix (GLDM), a gray-level length matrix (GLRLM), a gray-level size zone matrix (GLSZM), or a neighboring gray-tone difference matrix (NGTDM).
[0140] En algunas implementaciones, los rasgos radiómicos extraídos usando el proceso de extracción de rasgos 212 pueden incluir rasgos profundos o biomarcadores de formación de imágenes. Rasgos profundos pueden incluir rasgos de imágenes de entrada 202 y/o imágenes armonizadas 204 que se extraen de una o más capas intermedias/ocultas de una red neuronal circunvolucional profunda, que puede generarse al proporcionar las imágenes de entrada 202 y/o imágenes armonizadas 204 como entrada a una red neuronal circunvolucional entrenada para procesar imágenes radiológicas. Biomarcadores de formación de imágenes extraídos usando el proceso de extracción de rasgos 212 pueden incluir cualquier tipo de indicador de procesos biológicos/patógenos o respuestas a tratamientos presentes en una imagen radiológica, o estándares de medición relacionados con la misma.[0140] In some implementations, radiomic features extracted using feature extraction process 212 may include deep features or imaging biomarkers. Deep features may include input image features 202 and/or harmonized image features 204 that are extracted from one or more intermediate/hidden layers of a deep convolutional neural network, which may be generated by providing the input images 202 and/or harmonized image features 204 as input to a convolutional neural network trained to process radiological images. Imaging biomarkers extracted using feature extraction process 212 may include any type of indicator of biological/pathogenic processes or treatment responses present in a radiological image, or related measurement standards.
[0142] En algunas implementaciones, los rasgos extraídos usando el proceso de extracción de rasgos 212 se pueden determinar en función del tipo de tratamiento o condición relacionados con los ensayos clínicos de los que se recuperan las imágenes de entrada 202. Por ejemplo, los rasgos a extraer se pueden determinar en función de la modalidad de formación de imágenes, enfermedad o condición diagnosticada, tipo de tratamiento, u otros atributos específicos de ensayo clínico. Rasgos radiómicos pueden extraerse usando cualquier técnica de análisis adecuada y puede implicar el uso de modelos de aprendizaje de máquina entrenados particularmente, en algunas implementaciones. Rasgos radiómicos extraídos por el proceso de extracción de rasgos 212 se pueden usar en un proceso de ingeniería de rasgos 214 y/o usarse en relación con el proceso de modelado de aprendizaje profundo 216, como se muestra. En algunas implementaciones, los rasgos radiómicos extraídos usando el proceso de extracción de rasgos 212 pueden almacenarse como parte de datos de entrada en ejemplos de entrenamiento de un conjunto de datos de entrenamiento 175, como se describe en la presente memoria.[0142] In some implementations, the features extracted using the feature extraction process 212 can be determined based on the type of treatment or condition related to the clinical trials from which the input images 202 are retrieved. For example, the features to be extracted can be determined based on the imaging modality, diagnosed disease or condition, type of treatment, or other clinical trial-specific attributes. Radiomic features can be extracted using any suitable analysis technique and may involve the use of specially trained machine learning models in some implementations. Radiomic features extracted by the feature extraction process 212 can be used in a feature engineering process 214 and/or used in connection with the deep learning modeling process 216, as shown. In some implementations, the radiomic features extracted using the feature extraction process 212 can be stored as part of input data in training examples of a training dataset 175, as described in this memory.
[0144] El proceso de ingeniería de rasgos 214 y el proceso de modelado de aprendizaje profundo 216 se pueden ejecutar para entrenar y/o evaluar uno o más modelos de aprendizaje de máquina (p. ej., modelos de aprendizaje de máquina 150, etc.). Los modelos de aprendizaje de máquina entrenados usando el proceso de modelado de aprendizaje profundo 216 se pueden actualizar según las técnicas descritas en relación con la FIG. 1, en algunas implementaciones. El proceso de ingeniería de rasgos 214 se puede usar para generar o seleccionar rasgos óptimos para entrenar modelos de aprendizaje de máquina para pronosticar con la mayor precisión un resultado particular para un participante candidato del ensayo clínico. El proceso de ingeniería de rasgos 214 puede incluir seleccionar un subconjunto de rasgos relevantes de un conjunto de rasgos radiómicos generado usando el proceso de extracción de rasgos 212. El subconjunto puede seleccionarse, en algunas implementaciones, en función de una determinada correlación con un objetivo variable dado o resultado, o en función de otros criterios para pronosticar un resultado (p. ej., un resultado de clasificación, un resultado de tiempo hasta el acontecimiento, etc.) de un participante en un ensayo clínico.[0144] The feature engineering process 214 and the deep learning modeling process 216 can be run to train and/or evaluate one or more machine learning models (e.g., machine learning models 150, etc.). Machine learning models trained using the deep learning modeling process 216 can be updated according to the techniques described in relation to FIG. 1, in some implementations. The feature engineering process 214 can be used to generate or select optimal features for training machine learning models to most accurately predict a particular outcome for a candidate clinical trial participant. The feature engineering process 214 may include selecting a subset of relevant features from a set of radiomic features generated using the feature extraction process 212. The subset may be selected, in some implementations, based on a certain correlation with a given variable target or outcome, or based on other criteria for predicting an outcome (e.g., a classification outcome, a time-to-event outcome, etc.) of a clinical trial participant.
[0145] El proceso de ingeniería de rasgos 214 puede incluir procesamiento de rasgos, por ejemplo, para normalizar o combinar rasgos para mejorar las prestaciones o la precisión de los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria. Tales técnicas de procesamiento pueden incluir, pero sin limitación a esto, seleccionar rasgos específicos, reducir la dimensionalidad de los rasgos, estandarizar rasgos, detección de valores atípicos o derivar datos adicionales de rasgos relacionados (p. ej., calcular relaciones de diferentes entradas, etc.). El proceso de ingeniería de rasgos 214 puede realizarse para generar datos de entrada para uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175, en algunas implementaciones. Como se muestra, la salida del proceso de ingeniería de rasgos 214 se puede proporcionar como entrada al proceso de modelado de aprendizaje profundo 216.[0145] The feature engineering process 214 may include feature processing, for example, to normalize or combine features to improve the performance or accuracy of the machine learning models described herein. Such processing techniques may include, but are not limited to, selecting specific features, reducing feature dimensionality, standardizing features, detecting outliers, or deriving additional data from related features (e.g., calculating ratios of different inputs, etc.). The feature engineering process 214 may be performed to generate input data for one or more training datasets 175 in some implementations. As shown, the output of the feature engineering process 214 can be provided as input to the deep learning modeling process 216.
[0147] El proceso de modelado de aprendizaje profundo 216 puede incluir entrenar uno o más modelos de aprendizaje de máquina 218 para pronosticar resultados de participantes candidatos para ensayos clínicos o planes de tratamiento particulares. Como se muestra, y como se describe en la presente memoria, los modelos de aprendizaje de máquina 218 pueden incluir uno o más modelos de clasificación 220 y uno o más modelos de tiempo hasta el acontecimiento 222. El proceso de modelado de aprendizaje profundo 216 puede incluir realizar diversas técnicas para actualizar los parámetros de los modelos de aprendizaje de máquina 218, que incluye aprendizaje supervisado usando los conjuntos de datos de entrenamiento generados usando las imágenes de entrada 202 y/o las imágenes armonizadas 204, las variables de entrada 208, las máscaras de segmentación, y rasgos extraídos/ingenieriles, en algunas implementaciones. Como se muestra, los modelos de aprendizaje de máquina pueden entrenar uno o más modelos de clasificación 220 y/o uno o más modelos de tiempo hasta el acontecimiento 222.[0147] The deep learning modeling process 216 may include training one or more machine learning models 218 to predict outcomes for candidates for clinical trials or particular treatment plans. As shown, and as described herein, the machine learning models 218 may include one or more classification models 220 and one or more time-to-event models 222. The deep learning modeling process 216 may include performing various techniques to update the parameters of the machine learning models 218, including supervised learning using training datasets generated using input images 202 and/or harmonized images 204, input variables 208, segmentation masks, and extracted/engineered features, in some implementations. As shown, the machine learning models may train one or more classification models 220 and/or one or more time-to-event models 222.
[0149] Debe entenderse que, aunque se muestran múltiples entradas como proporcionadas al proceso de modelado de aprendizaje profundo 216, que esto es meramente una representación de ejemplo. En algunas implementaciones, el proceso de modelado de aprendizaje profundo 216 puede tener menos entradas, por ejemplo, entrenar únicamente en imágenes de entrada 202 y/o las imágenes armonizadas 204 como entrada, o cualquiera de las variables adicionales 208, máscaras de segmentación generadas por medio de los modelos de segmentación 210, rasgos generados por medio del proceso de extracción de rasgos 212 y/o el proceso de ingeniería de rasgos 214, ya sea en aislamiento o en cualquier combinación. Además, debe entenderse que en algunas implementaciones, diferentes modelos de aprendizaje de máquina 218 pueden entrenarse/actualizarse usando diferentes conjuntos de datos de entrada para pronosticar diferentes resultados para participantes candidatos, como se describe en la presente memoria.[0149] It should be understood that, although multiple inputs are shown as provided to the deep learning modeling process 216, this is merely an example representation. In some implementations, the deep learning modeling process 216 may have fewer inputs, for example, training only on input images 202 and/or the harmonized images 204 as input, or any of the additional variables 208, segmentation masks generated by means of the segmentation models 210, features generated by means of the feature extraction process 212 and/or the feature engineering process 214, either in isolation or in any combination. Furthermore, it should be understood that in some implementations, different machine learning models 218 may be trained/updated using different input datasets to predict different outcomes for candidate participants, as described herein.
[0151] Los modelos de clasificación 220 se pueden entrenar para clasificar participantes para determinar mejor respuesta global, si se pronostican que ocurren nuevas lesiones durante un ensayo clínico, un pronóstico de un tipo de histología, un pronóstico de un estado de mutación, un pronóstico de un grado de expresión de proteínas o falta de lo mismo, un pronóstico de un grado de firma de expresión genética o falta de lo mismo, o un pronóstico de un estadio de tumor o progreso de estadio de tumor durante un ensayo clínico, entre otros. Se pueden entrenar modelos de tiempo hasta el acontecimiento 222 para pronosticar un tiempo de supervivencia global, un periodo de tiempo de supervivencia sin acontecimientos, un periodo de tiempo para supervivencia sin progreso, un periodo de tiempo para supervivencia sin recaídas, o un periodo de tiempo para supervivencia sin enfermedad, entre otros. Los modelos de aprendizaje de máquina 218 entrenados se pueden usar para pronosticar resultados para pacientes candidatos de ensayos clínicos, como se describe en la presente memoria.[0151] Classification models 220 can be trained to classify participants to determine the best overall response, whether new lesions are predicted to occur during a clinical trial, a histology type, a mutation status, a degree of protein expression or lack thereof, a degree of gene expression signature or lack thereof, or a tumor stage or tumor stage progression during a clinical trial, among others. Time-to-event models 222 can be trained to predict overall survival time, event-free survival time, progression-free survival time, relapse-free survival time, or disease-free survival time, among others. The trained machine learning models 218 can be used to predict outcomes for clinical trial candidates, as described herein.
[0153] Haciendo referencia otra vez a la FIG. 1, una vez el sistema de procesamiento de datos 105 ha entrenado uno o más modelos de aprendizaje de máquina 150, el sistema de procesamiento de datos 105 puede pronosticar resultados de participantes candidatos de ensayos clínicos, para seleccionar participantes candidatos para potencial inclusión en ensayos clínicos. Para hacer esto, el gestor de datos de ensayo 130 puede identificar una imagen radiológica 180 de un participante candidato para un primer ensayo clínico. La imagen radiológica 180 puede recibirse de un sistema informático remoto, por ejemplo, como parte de datos de participante 170 del participante candidato. En algunas implementaciones, uno o más sistemas informáticos remotos 160 pueden transmitir datos de participante 170 (que pueden incluir una o más imágenes radiológicas 180) de un conjunto de participantes candidatos al sistema de procesamiento de datos 105 para pronosticar resultados para un ensayo clínico venidero o potencial. El conjunto de participantes candidatos se puede incluir o identificar en una petición correspondiente del sistema informático remoto 160, o en una petición correspondiente identificada por medio de entrada al sistema de procesamiento de datos 105, en algunas implementaciones.[0153] Referring again to FIG. 1, once the data processing system 105 has trained one or more machine learning models 150, the data processing system 105 can predict outcomes for candidate clinical trial participants in order to select candidates for potential inclusion in clinical trials. To do this, the trial data manager 130 can identify a radiological image 180 of a candidate participant for a first clinical trial. The radiological image 180 can be received from a remote computer system, for example, as part of participant data 170 of the candidate participant. In some implementations, one or more remote computer systems 160 can transmit participant data 170 (which may include one or more radiological images 180) from a pool of candidate participants to the data processing system 105 to predict outcomes for an upcoming or potential clinical trial. The set of candidate participants can be included or identified in a corresponding request from the remote computer system 160, or in a corresponding request identified by means of input to the data processing system 105, in some implementations.
[0155] La petición puede identificar una o más características del ensayo clínico venidero o potencial, que incluye tipos de tratamiento (p. ej., fármacos, protocolo de tratamiento, etc.), o enfermedad tratada por el ensayo clínico venidero o potencial, entre otras características. Dichas características pueden ser usadas por el gestor de datos de ensayo 130 para seleccionar un modelo de aprendizaje de máquina entrenado 150 que corresponde a la petición respectiva.[0155] The request may identify one or more characteristics of the upcoming or potential clinical trial, including treatment types (e.g., drugs, treatment protocol, etc.), or the disease being treated by the upcoming or potential clinical trial, among other characteristics. These characteristics may be used by the trial data manager 130 to select a trained machine learning model 150 that corresponds to the respective request.
[0156] Por ejemplo, cada modelo de aprendizaje de máquina 150 puede almacenarse en asociación con identificadores de tratamientos, enfermedades/condiciones, o ensayos clínicos anteriores para los que se entrenó el modelo de aprendizaje de máquina 150. Para pronosticar con precisión resultados para participantes candidatos, el gestor de datos de ensayo 130 puede seleccionar uno o más modelos de aprendizaje de máquina entrenados 150 adecuados para pronosticar resultados para el ensayo clínico venidero o potencial. En algunas implementaciones, los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden identificarse en una petición, mensaje o entrada recibidos por el sistema de procesamiento de datos 105.[0156] For example, each machine learning model 150 can be stored in association with identifiers of treatments, diseases/conditions, or past clinical trials for which the machine learning model 150 was trained. To accurately predict outcomes for candidate participants, the trial data manager 130 can select one or more trained machine learning models 150 suitable for predicting outcomes for the upcoming or potential clinical trial. In some implementations, the machine learning models 150 can be identified in a request, message, or input received by the data processing system 105.
[0158] Una vez se han identificado los modelos de aprendizaje de máquina entrenados 150, el gestor de datos de ensayo 130 puede proporcionar al menos las imágenes radiológicas 180 de los participantes candidatos como entrada a los modelos de aprendizaje de máquina 150 para generar resultados pronosticados de los participantes candidatos en el ensayo clínico venidero o potencial. Además o como alternativa a proporcionar las imágenes radiológicas 180 de los participantes candidatos como entrada a los modelos de aprendizaje de máquina 150, el gestor de datos de ensayo 130 puede proporcionar atributos clínicos de los participantes candidatos como entrada a los modelos de aprendizaje de máquina 150. Los atributos clínicos pueden identificarse de los datos de participante 170 de los participantes candidatos, en un ejemplo, o recibirse en respuesta a una petición transmitida a uno o más de los sistemas informáticos remotos 160.[0158] Once the trained machine learning models 150 have been identified, the trial data manager 130 can provide at least the radiological images 180 of the candidate participants as input to the machine learning models 150 to generate predicted outcomes for the candidate participants in the upcoming or potential clinical trial. In addition to, or as an alternative to, providing the radiological images 180 of the candidate participants as input to the machine learning models 150, the trial data manager 130 can provide clinical attributes of the candidate participants as input to the machine learning models 150. The clinical attributes can be identified from the participant data 170 of the candidate participants, for example, or received in response to a request transmitted to one or more of the remote computer systems 160.
[0160] Datos de entrada adicionales proporcionados a los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden incluir máscaras de segmentación generadas por al menos un modelo de segmentación (p. ej., un modelo de segmentación 210), así como cualesquiera rasgos radiómicos extraídos según las técnicas descritas en esta memoria. El gestor de datos de ensayo 130 puede generar datos de entrada para cada modelo de aprendizaje de máquina 150 entrenado para producir resultados pronosticados para un ensayo particular. En algunas implementaciones, puede realizarse preprocesamiento, tal como armonización de imágenes, en las imágenes radiológicas de entrada 180 antes de proporcionar las imágenes radiológicas 180 como entrada al modelo de aprendizaje de máquina 150.[0160] Additional input data provided to the machine learning models 150 may include segmentation masks generated by at least one segmentation model (e.g., a segmentation model 210), as well as any radiomic features extracted using the techniques described herein. The trial data manager 130 may generate input data for each machine learning model 150 trained to produce predicted results for a particular trial. In some implementations, preprocessing, such as image harmonization, may be performed on the input radiological images 180 before providing the radiological images 180 as input to the machine learning model 150.
[0162] En algunas implementaciones, y como se describe en la presente memoria, pueden entrenarse diferentes modelos de aprendizaje de máquina 150 para recibir diferentes datos de entrada, cada uno de los cuales puede generarse y proporcionarse por el gestor de datos de ensayo 130 usando datos de participante 170 correspondientes de los participantes candidatos. Por ejemplo, el gestor de datos de ensayo 130 puede proporcionar un primer conjunto de datos de entrada para uno o más participantes candidatos como entrada a un primer modelo de aprendizaje de máquina (p. ej., un modelo de clasificación 220), y puede proporcionar un segundo conjunto de datos de entrada para el uno o más participantes candidatos como entrada a un segundo modelo de aprendizaje de máquina (p. ej., un tiempo hasta el acontecimiento modelo 222).[0162] In some implementations, and as described herein, different machine learning models 150 can be trained to receive different input data, each of which can be generated and provided by the trial data manager 130 using corresponding participant data 170 from the candidate participants. For example, the trial data manager 130 can provide a first set of input data for one or more candidate participants as input to a first machine learning model (e.g., a classification model 220), and can provide a second set of input data for the one or more candidate participants as input to a second machine learning model (e.g., a time-to-event model 222).
[0164] El gestor de datos de ensayo 130 puede generar los resultados pronosticados al ejecutar los modelos de aprendizaje de máquina 150 usando los datos de entrada proporcionados (que puede incluir una o más imágenes radiológicas 180, rasgos radiómicos, datos clínicos de los participantes candidatos, etc.). En un ejemplo donde un modelo de aprendizaje de máquina es un modelo de red neuronal, el gestor de datos de ensayo 130 puede ejecutar el modelo de aprendizaje de máquina 150 al proporcionar los datos de entrada a través de cada capa de la red neuronal hasta que el modelo de aprendizaje de máquina 150 genera un valor de resultado pronosticado. En algunas implementaciones, por ejemplo, donde el modelo de aprendizaje de máquina 150 es un modelo de clasificación, la salida puede generarse por medio de un capa softmax del modelo de aprendizaje de máquina.[0164] The trial data manager 130 can generate the predicted results by running the machine learning models 150 using the provided input data (which may include one or more radiological images 180, radiomic features, clinical data of the candidate participants, etc.). In an example where a machine learning model is a neural network model, the trial data manager 130 can run the machine learning model 150 by providing the input data through each layer of the neural network until the machine learning model 150 generates a predicted result value. In some implementations, for example, where the machine learning model 150 is a classification model, the output may be generated by means of a softmax layer of the machine learning model.
[0166] Los resultados pronosticados incluyen pronósticos de cómo responderán los participantes candidatos al ensayos clínicos en marcha o potenciales, como se describe en la presente memoria. Por ejemplo, los modelos de aprendizaje de máquina 150 pueden generar pronósticos de si la enfermedad o afección relacionada con los ensayos clínicos progresará en el transcurso del ensayo clínico, o cambios específicos en el estadio de tumor sobre el transcurso del ensayo clínico, entre otros.[0166] Predicted outcomes include forecasts of how prospective participants in ongoing or potential clinical trials will respond, as described herein. For example, machine learning models 150 can generate forecasts of whether the disease or condition related to the clinical trials will progress over the course of the clinical trial, or specific changes in tumor stage over the course of the clinical trial, among others.
[0168] Usando los pronósticos de salida de los modelos de aprendizaje de máquina 150, el gestor de datos de ensayo 130 puede determinar si cualquiera del conjunto de participantes candidatos corresponde a resultados pronosticados que satisfacen uno o más criterios de selección del ensayo clínico en marcha o potencial. En algunas implementaciones, los criterios de selección para el ensayo clínico se pueden especificar en la petición para procesar los participantes candidatos, puede recibirse o recuperarse de uno o más de los sistemas informáticos remotos 160, o se pueden proporcionar por medio de entrada al sistema de procesamiento de datos 105. En algunas implementaciones, los criterios de selección pueden incluir umbrales o condiciones para los resultados pronosticados generados para los participantes candidatos.[0168] Using the output forecasts from the machine learning models 150, the trial data manager 130 can determine whether any of the pool of candidate participants corresponds to predicted outcomes that satisfy one or more selection criteria for the ongoing or potential clinical trial. In some implementations, the selection criteria for the clinical trial may be specified in the request to process the candidate participants, may be received or retrieved from one or more of the remote computer systems 160, or may be provided by means of input to the data processing system 105. In some implementations, the selection criteria may include thresholds or conditions for the generated predicted outcomes for the candidate participants.
[0170] Identificadores de participantes candidatos que satisfacen (p. ej., caen dentro de intervalos, umbrales, o valores predeterminados) los criterios de selección del ensayo clínico en marcha o potencial puede almacenarse en asociación con el ensayo clínico. Múltiples participantes candidatos se pueden asociar con el ensayo clínico al modificar una o más bases de datos, archivos, u otras estructuras de datos asociadas con el ensayo clínico en marcha o potencial. En algunas implementaciones, la asociación puede indicar diversos datos de participante 170 del correspondiente participante candidato seleccionado para potencial inclusión en el ensayo clínico, que incluye cualesquiera atributos, rasgos o cualidades que indican que el participante candidato es adecuado para el ensayo clínico.[0170] Identifiers of candidate participants who meet (e.g., fall within ranges, thresholds, or predetermined values) the selection criteria of the ongoing or potential clinical trial may be stored in association with the clinical trial. Multiple candidate participants may be associated with the clinical trial by modifying one or more databases, files, or other data structures associated with the ongoing or potential clinical trial. In some implementations, the association may indicate various participant data of the corresponding candidate participant selected for potential inclusion in the clinical trial, including any attributes, traits, or qualities that indicate the candidate participant is suitable for the clinical trial.
[0172] En algunas implementaciones, el gestor de datos de ensayo 130 puede generar un informe que indica un conjunto de participantes candidatos que se identificaron como adecuados para el ensayo clínico en marcha o potencial. El informe puede indicar diversos datos de participante 170, información relacionada con el ensayo clínico, y los diversos atributos, rasgos o cualidades que indican por qué el conjunto de participantes candidatos es adecuado para el ensayo clínico. En algunas implementaciones, el conjunto de participantes candidatos se puede categorizar en el informe según una probabilidad de éxito en el ensayo clínico.[0172] In some implementations, the trial data manager 130 can generate a report indicating a pool of candidate participants identified as suitable for the ongoing or potential clinical trial. The report may include various participant data 170, clinical trial-related information, and the various attributes, traits, or qualities that indicate why the pool of candidate participants is suitable for the clinical trial. In some implementations, the pool of candidate participants can be categorized in the report according to their likelihood of success in the clinical trial.
[0173] En algunas implementaciones, la probabilidad de éxito global de un participante candidato indicado en el informe puede generarse como salida de uno o más de los modelos de aprendizaje de máquina 150. En algunas implementaciones, la probabilidad de éxito en el ensayo clínico se puede calcular como suma ponderada de las diversas salidas pronosticadas de múltiples modelos de aprendizaje de máquina 150. Los valores de peso pueden ser específicos para el ensayo clínico en marcha o potencial para el que se genera el informe. En algunas implementaciones, los valores de peso se pueden proporcionar por uno o más sistemas informáticos remotos 160 o por medio de entrada al sistema de procesamiento de datos 105. Las indicaciones de qué participantes candidatos son adecuadas para el ensayo clínico (e informes generados, si los hay) se pueden proporcionar para exponer en el sistema de procesamiento de datos 105 o transmitirse a uno o más sistemas informáticos remotos 160. En algunas implementaciones, los participantes candidatos o informes se puede proporcionar por medio de una interfaz basada en web.[0173] In some implementations, the overall probability of success for a candidate participant indicated in the report may be generated as the output of one or more machine learning models 150. In some implementations, the probability of success in the clinical trial may be calculated as a weighted sum of the various predicted outputs of multiple machine learning models 150. The weight values may be specific to the ongoing or potential clinical trial for which the report is generated. In some implementations, the weight values may be provided by one or more remote computing systems 160 or by means of input to the data processing system 105. Indications of which candidate participants are suitable for the clinical trial (and generated reports, if any) may be provided for display in the data processing system 105 or transmitted to one or more remote computing systems 160. In some implementations, the candidate participants or reports may be provided by means of a web-based interface.
[0175] Haciendo referencia a la FIG. 3, se ilustra un diagrama de flujo de un método de ejemplo 300 para entrenar modelos de aprendizaje de máquina usando rasgos radiómicos de participantes, según una o más implementaciones. El método 300 se puede realizar, por ejemplo, por un sistema de procesamiento de datos (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105), o cualesquiera dispositivos informáticos descritos en esta memoria (p. ej., uno o más sistemas informáticos remotos 160, el sistema informático 500 de la FIG. 5). Debe entenderse que el método 300 mostrado en la FIG. 3 es un ejemplo, y que pueden realizarse etapas adicionales, pueden omitirse etapas o pueden realizarse etapas en un orden diferente al mostrado, para lograr resultados deseados.[0175] Referring to FIG. 3, a flowchart of an example method 300 for training machine learning models using radiomic features of participants is illustrated, according to one or more implementations. Method 300 can be performed, for example, by a data processing system (e.g., data processing system 105), or any computing devices described in this document (e.g., one or more remote computing systems 160, computing system 500 in FIG. 5). It should be understood that the method 300 shown in FIG. 3 is an example, and that additional steps may be performed, steps may be omitted, or steps may be performed in a different order than shown, to achieve desired results.
[0177] En el acto 305, un sistema de procesamiento de datos (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105) puede recibir datos de uno o más participantes (p. ej., datos de participante 170) de uno o más ensayos clínicos históricos o en marcha. El sistema de procesamiento de datos puede recibir los datos de participante de uno o más sistemas informáticos remotos (p. ej., los sistemas informáticos remotos 160), o por medio de entrada a una interfaz basada en web proporcionada por el sistema de procesamiento de datos 105. Los datos de participante pueden recibirse en una petición para generar, entrenar o actualizar uno o más modelos de aprendizaje de máquina (p. ej., modelos de aprendizaje de máquina 150) para pronosticar resultados para uno o más ensayos clínicos o tratamientos. Recibir los datos de participante puede incluir realizar cualquiera de las operaciones descritas en esta memoria en relación con el gestor de datos de ensayo 130 de la FIG. 1, en algunas implementaciones.[0177] In Act 305, a data processing system (e.g., data processing system 105) may receive data from one or more participants (e.g., participant data 170) from one or more historical or ongoing clinical trials. The data processing system may receive the participant data from one or more remote computing systems (e.g., remote computing systems 160), or by means of input to a web-based interface provided by the data processing system 105. The participant data may be received in a request to generate, train, or update one or more machine learning models (e.g., machine learning models 150) to predict outcomes for one or more clinical trials or treatments. Receiving the participant data may include performing any of the operations described in this specification in relation to the trial data manager 130 of FIG. 1, in some implementations.
[0179] En el acto 310, el sistema de procesamiento de datos puede generar uno o más conjuntos de datos de entrenamiento (p. ej., uno o más conjuntos de datos de entrenamiento 175) usando los datos de participante. El conjunto de datos de entrenamiento puede incluir múltiples ejemplos de entrenamiento. Cada ejemplo de entrenamiento puede incluir una imagen radiológica 180 o conjunto de imágenes radiológicas 180 de un participante respectivo, y una o más etiquetas 185 correspondientes a un resultado de dicho participante, como se describe en la presente memoria. Generar el conjunto de datos de entrenamiento puede incluir generar datos de entrada para los modelos de aprendizaje de máquina, que puede incluir una o más imágenes radiológicas de un participante correspondiente, atributos clínicos de un participante correspondiente, o rasgos radiómicos del participante correspondiente. En algunas implementaciones, imágenes radiológicas recibidas por el sistema de procesamiento de datos se pueden preprocesar usando una función o técnica de armonización de imágenes, como se describe en la presente memoria, con las imágenes radiológicas armonizadas se incluyen en el conjunto de datos de entrenamiento. En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos puede realizar cualquiera de la funcionalidad del generador de conjuntos de datos 135 o el proceso mostrado en la FIG. 2.[0179] In Act 310, the data processing system may generate one or more training datasets (e.g., one or more training datasets 175) using the participant data. The training dataset may include multiple training examples. Each training example may include a radiological image 180 or set of radiological images 180 from a respective participant, and one or more labels 185 corresponding to an outcome of that participant, as described herein. Generating the training dataset may include generating input data for the machine learning models, which may include one or more radiological images of a corresponding participant, clinical attributes of a corresponding participant, or radiomic features of the corresponding participant. In some implementations, radiological images received by the data processing system may be preprocessed using an image harmonization function or technique, as described herein, with the harmonized radiological images being included in the training dataset. In some implementations, the data processing system can perform either the functionality of the dataset generator 135 or the process shown in FIG. 2.
[0181] En el acto 315, el sistema de procesamiento de datos puede entrenar uno o más modelos de aprendizaje de máquina (p. ej., los modelos de aprendizaje de máquina 150) usando el conjunto de datos de entrenamiento para recibir una o más imágenes radiológicas de un participante candidato como entrada para generar uno o más resultados pronosticados del participante candidato para un ensayo clínico en marcha o potencial como salida. Cualquier número de modelos de aprendizaje de máquina puede entrenarse según las técnicas descritas en esta memoria, que incluye pero sin limitación a esto, modelos de clasificación (p. ej., modelos de clasificación 220), modelos de tiempo hasta el acontecimiento (p. ej., los modelos de tiempo hasta el acontecimiento 222), o modelos de aprendizaje de máquina que pronostican cualquier otro atributo o característica de un participante candidato con respecto a un tratamiento, fármaco o proceso de un ensayo clínico. Los modelos de aprendizaje de máquina pueden entrenarse o actualizarse usando cualquier técnica de entrenamiento adecuada, que incluye el uso de aprendizaje supervisado en relación con el conjunto de datos de entrenamiento generado en el acto 310.[0181] In Act 315, the data processing system may train one or more machine learning models (e.g., machine learning models 150) using the training dataset to receive one or more radiological images of a candidate participant as input to generate one or more predicted outcomes of the candidate participant for an ongoing or potential clinical trial as output. Any number of machine learning models may be trained using the techniques described in this document, including, but not limited to, classification models (e.g., classification models 220), time-to-event models (e.g., time-to-event models 222), or machine learning models that predict any other attribute or characteristic of a candidate participant with respect to a treatment, drug, or process in a clinical trial. The machine learning models may be trained or updated using any suitable training technique, including the use of supervised learning in relation to the training dataset generated in Act 310.
[0183] Los modelos de aprendizaje de máquina pueden entrenarse hasta alcanzarse una condición finalización de entrenamiento. La condición de finalización de entrenamiento puede ser un umbral de precisión predeterminado, un número predeterminado de épocas de entrenamiento o ejemplos de entrenamiento proporcionados a los modelos para entrenar o detectar que los modelos de aprendizaje de máquina están empezando a sobreajustar al conjunto de datos de entrenamiento. Una vez entrenados, los modelos de aprendizaje de máquina pueden almacenarse en asociación con un identificador de respeto del ensayo clínico en marcha o potencial, tratamiento o proceso para los que se entrenaron los modelos de aprendizaje de máquina. A los modelos de aprendizaje de máquina entrenados puede acceder el sistema de procesamiento de datos para identificar uno o más participantes candidatos que son adecuados para el ensayo clínico, por ejemplo, usando el proceso descrito en relación con la FIG. 4.[0183] Machine learning models can be trained until a training termination condition is reached. The training termination condition can be a predetermined accuracy threshold, a predetermined number of training epochs, or training examples provided to the models to train them or detect that the machine learning models are beginning to overfit the training dataset. Once trained, the machine learning models can be stored in association with an identifier related to the ongoing or potential clinical trial, treatment, or process for which the machine learning models were trained. The trained machine learning models can be accessed by the data processing system to identify one or more candidate participants who are suitable for the clinical trial, for example, using the process described in relation to FIG. 4.
[0185] Haciendo referencia a la FIG. 4, se ilustra un diagrama de flujo de un método de ejemplo 400 para ejecutar modelos de aprendizaje de máquina para pronosticar resultados de participantes usando técnicas de aprendizaje de máquina, según una o más implementaciones. El método 400 se puede realizar, por ejemplo, por un sistema de procesamiento de datos (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105), o cualesquiera dispositivos informáticos descritos en esta memoria (p. ej., uno o más sistemas informáticos remotos 160, el sistema informático 500 de la FIG. 5). Debe entenderse que el método 400 mostrado en la FIG. 4 es un ejemplo, y que pueden realizarse etapas adicionales, pueden omitirse etapas o pueden realizarse etapas en un orden diferente al mostrado, para lograr resultados deseados.[0185] Referring to FIG. 4, a flowchart of an example method 400 for running machine learning models to predict participant outcomes using machine learning techniques is illustrated, according to one or more implementations. Method 400 can be performed, for example, by a data processing system (e.g., the data processing system 105), or any computing devices described in this document (e.g., one or more remote computing systems 160, the computing system 500 in FIG. 5). It should be understood that the method 400 shown in FIG. 4 is an example, and that additional steps may be performed, steps may be omitted, or steps may be performed in a different order than shown, to achieve desired results.
[0187] En el acto 405, un sistema de procesamiento de datos (p. ej., el sistema de procesamiento de datos 105) puede identificar una imagen radiológica de un participante candidato para un ensayo clínico potencial o en marcha. La imagen radiológica puede identificarse en una petición para identificar participantes candidatos adecuados para el ensayo clínico potencial o en marcha usando los modelos de aprendizaje de máquina (p. ej., los modelos de aprendizaje de máquina 150) descritos en esta memoria. La petición puede identificar un conjunto de participantes candidatos, cada uno de los cuales va a ser evaluado usando los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria. La petición puede identificar uno o más criterios de selección para el ensayo clínico potencial o en marcha, contra los que se van a evaluar los resultados pronosticados de los participantes candidatos.[0187] In Act 405, a data processing system (e.g., Data Processing System 105) may identify a radiological image of a candidate participant for a potential or ongoing clinical trial. The radiological image may be identified in a request to identify suitable candidate participants for the potential or ongoing clinical trial using the machine learning models (e.g., Machine Learning Models 150) described in this specification. The request may identify a pool of candidate participants, each of whom is to be evaluated using the machine learning models described in this specification. The request may identify one or more selection criteria for the potential or ongoing clinical trial, against which the predicted outcomes of the candidate participants are to be evaluated.
[0189] En algunas implementaciones, imágenes radiológicas recibidas (p. ej., de uno o más sistemas informáticos remotos 160) o identificadas de otro modo por el sistema de procesamiento de datos pueden ser preprocesadas por el sistema de procesamiento de datos. Por ejemplo, el sistema de procesamiento de datos puede ejecutar una función de armonización de imágenes/técnica usando las imágenes radiológicas recibidas de los participantes candidatos, que puede incluir armonizar las imágenes radiológicas con otras imágenes radiológicas de ensayos clínicos históricos u otros en marcha. Las imágenes radiológicas pueden incluir imágenes de TC, imágenes de PET, imágenes de RM, imágenes de rayos X o imágenes de ultrasonidos, entre otras. En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos puede recibir o identificar de otro modo atributos clínicos de los participantes candidatos que van a ser evaluados, como se describe en la presente memoria.[0189] In some implementations, radiological images received (e.g., from one or more remote computer systems 160) or otherwise identified by the data processing system may be preprocessed by the data processing system. For example, the data processing system may perform an image/technique harmonization function using the radiological images received from candidate participants, which may include harmonizing the radiological images with other radiological images from historical or ongoing clinical trials. Radiological images may include CT images, PET images, MRI images, X-ray images, or ultrasound images, among others. In some implementations, the data processing system may receive or otherwise identify clinical attributes of candidate participants to be assessed, as described herein.
[0191] En el acto 410, el sistema de procesamiento de datos puede proporcionar las imágenes radiológicas del conjunto de participantes candidatos a uno o más modelos de aprendizaje de máquina (p. ej., los modelos de aprendizaje de máquina 150) como entrada. Como se describe en la presente memoria, los modelos de aprendizaje de máquina pueden entrenarse cada uno para generar uno o más resultados pronosticados de los participantes candidatos en función de sus respectivas imágenes radiológicas. En algunas implementaciones, los modelos de aprendizaje de máquina pueden entrenarse para recibir uno o más de atributos clínicos de los participantes candidatos, rasgos radiómicos de los participantes candidatos o atributos relacionado con el ensayo clínico en marcha o potencial (o la fármacos/tratamientos del mismo). El sistema de procesamiento de datos puede proporcionar dicha información como entrada a los modelos de aprendizaje de máquina para generar los resultados pronosticados de los participantes, como se describe en la presente memoria en relación con las FIGS. 1 y 2.[0191] In Act 410, the data processing system may provide the radiological images of the pool of candidate participants to one or more machine learning models (e.g., machine learning models 150) as input. As described herein, the machine learning models may each be trained to generate one or more predicted outcomes for the candidate participants based on their respective radiological images. In some implementations, the machine learning models may be trained to receive one or more clinical attributes of the candidate participants, radiomic features of the candidate participants, or attributes related to the ongoing or potential clinical trial (or the drugs/treatments therein). The data processing system may provide such information as input to the machine learning models to generate the predicted outcomes for the participants, as described herein in relation to Figures 1 and 2.
[0193] En un ejemplo, rasgos radiómicos de los participantes candidatos pueden generarse al proporcionar las imágenes radiológicas de los participantes candidatos como entrada a uno o más modelos de segmentación, que pueden entrenarse para identificar una o más regiones de interés en la imagen radiológica. Datos de las regiones de interés, que incluyen indicaciones de forma, tamaño u otras características, pueden extraerse como parte de los rasgos radiómicos para los participantes candidatos. Dicho rasgos radiómicos se pueden proporcionar como parte de los datos de entrada a los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria. En algunas implementaciones, en vez de recibir la imagen radiológica de la paciente, los modelos de aprendizaje de máquina descritos en esta memoria pueden entrenarse para recibir rasgos radiómicos como entrada para generar resultados pronosticados para los participantes candidatos.[0193] In one example, radiomic features of candidate participants can be generated by providing the candidate participants' radiological images as input to one or more segmentation models, which can be trained to identify one or more regions of interest in the radiological image. Data from the regions of interest, including indications of shape, size, or other characteristics, can be extracted as part of the radiomic features for the candidate participants. Such radiomic features can be provided as part of the input data to the machine learning models described in this dissertation. In some implementations, instead of receiving the patient's radiological image, the machine learning models described in this dissertation can be trained to receive radiomic features as input to generate predicted outcomes for the candidate participants.
[0195] Los resultados pronosticados pueden incluir clasificaciones, que incluyen clasificaciones de respuesta global, si se pronostica que ocurra una nueva lesión o tumor, un tipo de histología pronosticado del participante candidato, un estado de mutación pronosticado de un tumor del participante candidato, un pronóstico de un grado de expresión de proteínas o falta del mismo, un pronóstico de un grado de una firma de expresión genética o falta de lo mismo, o un cambio pronosticado en el estadio de tumor del participante candidato. En algunas implementaciones, uno o más modelos de aprendizaje de máquina pueden entrenarse/actualizarse para generar uno o más resultados pronosticados de tiempo hasta el acontecimiento. Los resultados pronosticados de tiempo hasta el acontecimiento pueden incluir, pero sin limitación a esto, un tiempo de supervivencia pronosticado del participante candidato, tiempo pronosticado a cualesquiera acontecimientos adversos, tiempos pronosticado a progreso o remisión de enfermedad, incidentes pronosticados de recaída tras los correspondientes ensayos clínicos en marcha o potenciales entre otros.[0195] Predicted outcomes may include classifications, including global response classifications, whether a new lesion or tumor is predicted to occur, a predicted histology type of the candidate participant, a predicted mutation status of a candidate participant's tumor, a predicted degree of protein expression or lack thereof, a predicted degree of gene expression signature or lack thereof, or a predicted change in the candidate participant's tumor stage. In some implementations, one or more machine learning models may be trained/updated to generate one or more predicted time-to-event outcomes. Predicted time-to-event outcomes may include, but are not limited to, a predicted survival time of the candidate participant, predicted time to any adverse events, predicted time to disease progress or remission, and predicted relapse incidents following relevant ongoing or potential clinical trials, among others.
[0197] En el acto 415, el sistema de procesamiento de datos puede determinar si los resultados pronosticados de cada participante candidato para el ensayo clínico en marcha o potencial satisfacen uno o más criterios de selección para el ensayo clínico. Los criterios de selección pueden incluir umbrales o condiciones para los resultados pronosticados generados para los participantes candidatos. El sistema de procesamiento de datos puede comparar los resultados pronosticados de cada participante candidato con los umbrales, condiciones o valores en los criterios de selección para identificar un subconjunto de los participantes candidatos que satisfacen (p. ej., caen dentro de intervalos, umbrales o valores predeterminados) los criterios de selección de los del ensayo clínico en marcha o potencial.[0197] In Act 415, the data processing system can determine whether the predicted outcomes for each candidate participant in the ongoing or potential clinical trial meet one or more selection criteria for the clinical trial. The selection criteria may include thresholds or conditions for the predicted outcomes generated for the candidate participants. The data processing system can compare the predicted outcomes for each candidate participant with the thresholds, conditions, or values in the selection criteria to identify a subset of the candidate participants who meet (e.g., fall within predetermined ranges, thresholds, or values) the selection criteria for the ongoing or potential clinical trial.
[0198] En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos puede calcular una puntuación para cada participante candidato en el subconjunto que indica la probabilidad de éxito global del participante candidato. La puntuación que indica la probabilidad de éxito global en el ensayo clínico se puede calcular como suma ponderada de las diversas salidas pronosticadas de múltiples modelos de aprendizaje de máquina o puede pronosticarse directamente de una salida de un modelo de aprendizaje de máquina entrenado para generar dicho valor. En una implementación donde se calcula una suma ponderada, los valores de peso pueden ser específicos para el ensayo clínico en marcha o potencial y pueden corresponder cada uno a un respectivo resultado pronosticado o atributo pronosticado para el ensayo clínico en marcha o potencial.[0198] In some implementations, the data processing system can calculate a score for each candidate participant in the subset that indicates the candidate participant's overall probability of success. The score indicating the overall probability of success in the clinical trial can be calculated as a weighted sum of the various predicted outputs from multiple machine learning models or can be predicted directly from an output of a machine learning model trained to generate such a value. In an implementation where a weighted sum is calculated, the weight values can be specific to the ongoing or potential clinical trial and can each correspond to a respective predicted outcome or predicted attribute for the ongoing or potential clinical trial.
[0200] En el acto 420, el sistema de procesamiento de datos puede almacenar una asociación entre el ensayo clínico en marcha o potencial y un identificador de cada participante candidato identificado como que satisface el uno o más criterios de inclusión. La asociación puede indicar que cada participante candidato satisface un criterio de selección del primer ensayo clínico en respuesta a determinar que el resultado pronosticado del participante candidato para el primer ensayo clínico satisface un criterio de selección del primer ensayo clínico. En algunas implementaciones, el sistema de procesamiento de datos puede generar un informe que indica el subconjunto de los participantes candidatos identificados como adecuados para el ensayo clínico en marcha o potencial.[0200] In Act 420, the data processing system may store an association between the ongoing or potential clinical trial and an identifier for each candidate participant identified as meeting one or more inclusion criteria. The association may indicate that each candidate participant meets a selection criterion for the first clinical trial in response to determining that the candidate participant's predicted outcome for the first clinical trial meets a selection criterion for that trial. In some implementations, the data processing system may generate a report indicating the subset of candidate participants identified as suitable for the ongoing or potential clinical trial.
[0202] El informe o indicaciones de si los participantes candidatos son adecuados para el ensayo clínico se pueden proporcionar como salida por medio del sistema de procesamiento de datos. En algunas implementaciones, el informe/indicaciones se pueden proporcionar por medio de una pantalla del sistema de procesamiento de datos. En algunas implementaciones, el informe/indicaciones se pueden proporcionar por medio de una interfaz basada en web alojada o asociada de otro modo con el sistema de procesamiento de datos. En algunas implementaciones, el informe/indicaciones se pueden transmitir a uno o más sistemas informáticos remotos. En algunas implementaciones, el subconjunto de participantes candidatos se puede categorizar según una probabilidad de éxito global pronosticada en el ensayo clínico en marcha o potencial.[0202] The report or indications of whether candidate participants are suitable for the clinical trial can be provided as output by the data processing system. In some implementations, the report/indications can be provided via a screen on the data processing system. In some implementations, the report/indications can be provided via a web-based interface hosted by or otherwise associated with the data processing system. In some implementations, the report/indications can be transmitted to one or more remote computer systems. In some implementations, the subset of candidate participants can be categorized according to a predicted overall probability of success in the ongoing or potential clinical trial.
[0204] La FIG. 5 es un diagrama de componente de un sistema informático de ejemplo adecuado para usar en las diversas implementaciones descritas en esta memoria, según un ejemplo implementación. Por ejemplo, el sistema informático 500 puede implementar el sistema de procesamiento de datos 105 o el sistema informático remoto 160 de la FIG. 1, u otros diversos sistemas y dispositivos de ejemplo descritos en la presente divulgación.[0204] FIG. 5 is a component diagram of an example computer system suitable for use in the various implementations described in this disclosure, according to an example implementation. For example, computer system 500 may implement data processing system 105 or remote computer system 160 of FIG. 1, or various other example systems and devices described in this disclosure.
[0206] El sistema informático 500 incluye un bus 502 u otro componente de comunicación para comunicar información y un procesador 504 acoplado al bus 502 para procesar información. El sistema informático 500 también incluye memoria principal 506, tal como un RAM u otro dispositivo de almacenamiento dinámico, acoplado al bus 502 para almacenar información, e instrucciones a ejecutar por el procesador 504. La memoria principal 506 también se puede usar para almacenar información de posición, variables temporales, u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones por el procesador 504. El sistema informático 500 puede incluir además una ROM 508 u otro dispositivo de almacenamiento estático acoplado al bus 502 para almacenar información e instrucciones estáticas para el procesador 504. Un dispositivo de almacenamiento 510, tal como un dispositivo de estado sólido, disco magnético o disco óptico, se acopla al bus 502 para almacenar persistentemente información e instrucciones.[0206] The computer system 500 includes a bus 502 or other communication component for communicating information and a processor 504 coupled to the bus 502 for processing information. The computer system 500 also includes main memory 506, such as RAM or another dynamic storage device, coupled to the bus 502 for storing information and instructions to be executed by the processor 504. The main memory 506 can also be used to store location information, temporary variables, or other intermediate information during the execution of instructions by the processor 504. The computer system 500 may further include a ROM 508 or other static storage device coupled to the bus 502 for storing static information and instructions for the processor 504. A storage device 510, such as a solid-state drive, magnetic disk, or optical disk, is coupled to the bus 502 for persistently storing information and instructions.
[0208] El sistema informático 500 puede acoplarse por medio del bus 502 a una pantalla 514, tal como una pantalla de cristal líquido o pantalla de matriz activa, para exponer información a un usuario. Un dispositivo de entrada 512, tal como un teclado que incluye teclas alfanuméricas y otras, puede acoplarse al bus 502 para comunicar información, y selecciones de comandos al procesador 504. En otra implementación, el dispositivo de entrada 512 tiene una pantalla táctil. El dispositivo de entrada 512 puede incluir cualquier tipo de sensor biométrico, o un control de cursor, tal como un ratón, una bola de seguimiento, o teclas de dirección de cursor, para comunicar información de dirección y selecciones de comandos el procesador 504 y para controlar el movimiento del cursor en la pantalla 514.[0208] The computer system 500 can be coupled via bus 502 to a display 514, such as a liquid crystal display or active-matrix display, to present information to a user. An input device 512, such as a keyboard including alphanumeric and other keys, can be coupled to bus 502 to communicate information and command selections to the processor 504. In another implementation, the input device 512 has a touchscreen. The input device 512 can include any type of biometric sensor or cursor control, such as a mouse, trackball, or cursor direction keys, to communicate direction information and command selections to the processor 504 and to control cursor movement on the display 514.
[0210] En algunas implementaciones, el sistema informático 500 puede incluir un adaptador de comunicaciones 516, tal como un adaptador de red. El adaptador de comunicaciones 516 puede acoplarse al bus 502 y se puede configurar para permitir comunicaciones con una red informática o de comunicaciones u otros sistemas informáticos. En diversas implementaciones ilustrativas, cualquier tipo de configuración de red puede lograrse usando el adaptador de comunicaciones 516, tal como cableado (p. ej., por medio de Ethernet), inalámbrico (p. ej., por medio de wifi, Bluetooth), satélite (p. ej., por medio de GPS) preconfigurado, ad-hoc, LAN, WAN y similares.[0210] In some implementations, the 500 computer system may include a 516 communications adapter, such as a network adapter. The 516 communications adapter can be coupled to the 502 bus and can be configured to allow communication with a computer or communications network or other computer systems. In various illustrative implementations, any type of network configuration can be achieved using the 516 communications adapter, such as wired (e.g., via Ethernet), wireless (e.g., via Wi-Fi, Bluetooth), satellite (e.g., via GPS), preconfigured, ad-hoc, LAN, WAN, and the like.
[0212] Según diversas implementaciones, los procesos de las implementaciones ilustrativas que se describen en esta memoria se pueden lograr por el sistema informático 500 en respuesta al procesador 504 que ejecuta una implementación de instrucciones contenidas en memoria principal 506. Tales instrucciones pueden leerse en la memoria principal 506 de otro medio legible por ordenador, tal como el dispositivo de almacenamiento 510. La ejecución de la implementación de instrucciones contenidas en la memoria principal 506 provoca que el sistema informático 500 realizar los procesos ilustrativos descritos en esta memoria. Uno o más procesadores en una implementación multiprocesamiento también pueden emplearse para ejecutar las instrucciones contenidas en la memoria principal 506. En implementaciones alternativas, para implementar las implementaciones ilustrativas se puede usar circuitería cableada en lugar o en combinación con instrucciones de software. Así, implementaciones no se limitan a ninguna combinación específica de circuitería en hardware y software.[0212] According to various implementations, the processes of the illustrative implementations described herein can be achieved by the computer system 500 in response to the processor 504 executing an implementation of instructions contained in main memory 506. Such instructions can be read into main memory 506 from another computer-readable medium, such as the storage device 510. The execution of the implementation of instructions contained in main memory 506 causes the computer system 500 to perform the illustrative processes described herein. One or more processors in a multiprocessing implementation can also be employed to execute the instructions contained in main memory 506. In alternative implementations, hardwired circuitry can be used instead of, or in combination with, software instructions to implement the illustrative implementations. Thus, implementations are not limited to any specific combination of hardware and software circuitry.
[0214] Las implementaciones descritas en esta memoria se han descrito con referencia a dibujos. Los dibujos ilustran ciertos detalles de implementaciones específicas que implementan los sistemas, métodos y programas descritos en esta memoria. Sin embargo, describir las implementaciones con dibujos no debe interpretarse como imponer en la divulgación cualesquiera limitaciones que pueden estar presentes en los dibujos.[0214] The implementations described in this document have been described with reference to drawings. The drawings illustrate certain details of specific implementations that implement the systems, methods, and programs described herein. However, describing the implementations with drawings should not be interpreted as imposing on the disclosure any limitations that may be present in the drawings.
[0216] Debe entenderse que ningún elemento de reivindicación en esta memoria se ha de interpretar bajo las estipulaciones de 35 U.S.C. § 112(f), a menos que el elemento se mencione expresamente usando la frase “medios para”.[0216] It should be understood that no claim in this memorandum is to be construed under the provisions of 35 U.S.C. § 112(f), unless the claim is expressly mentioned using the phrase “means to”.
[0218] Como se emplea en esta memoria, el término “circuito” puede incluir hardware estructurado para ejecutar las funciones descritas en esta memoria. En algunas implementaciones, cada “circuito” respectivo puede incluir medios legibles por máquina para configurar el hardware para ejecutar las funciones descritas en esta memoria. El circuito puede materializarse como uno o más componentes de circuitería que incluye, pero sin limitación a esto, circuitería de procesamiento, interfaces de red, dispositivos periféricos, dispositivos de entrada, dispositivo de salidas, sensores, etc. En algunas implementaciones, un circuito puede adoptar la forma de uno o más circuitos analógicos, circuitos electrónicos (p. ej., circuitos integrados (IC), circuitos discretos, circuitos de sistema en un chip (SOC)), circuitos de telecomunicación, circuitos híbridos y cualquier otro tipo de “circuito”. A este respecto, el “circuito” puede incluir cualquier tipo de componente para conseguir o facilitar el logro de las operaciones descritas en esta memoria. Por ejemplo, un circuito como se describe en la presente memoria puede incluir uno o más transistores, puertas lógicas (p. ej., NAND, Y, NOR, O, XOR, NOT, XNOR), resistores, multiplexores, registros, condensadores, inductores, diodos, cableado, etc..[0218] As used herein, the term “circuit” may include hardware structured to perform the functions described herein. In some implementations, each respective “circuit” may include machine-readable means for configuring the hardware to perform the functions described herein. The circuit may materialize as one or more circuitry components, including, but not limited to, processing circuitry, network interfaces, peripheral devices, input devices, output devices, sensors, etc. In some implementations, a circuit may take the form of one or more analog circuits, electronic circuits (e.g., integrated circuits (ICs), discrete circuits, system-on-a-chip (SoC) circuits), telecommunications circuits, hybrid circuits, and any other type of “circuit.” In this respect, the “circuit” may include any type of component for achieving or facilitating the achievement of the operations described herein. For example, a circuit as described in this document may include one or more transistors, logic gates (e.g., NAND, AND, NOR, OR, XOR, NOT, XNOR), resistors, multiplexers, registers, capacitors, inductors, diodes, wiring, etc.
[0220] El “circuito” también puede incluir uno o más procesadores acoplados comunicativamente a una o más memorias o dispositivos de memoria. A este respecto, el uno o más procesadores puede ejecutar instrucciones almacenadas en la memoria o puede ejecutar instrucciones de otro modo accesible al uno o más procesadores. En algunas implementaciones, el uno o más procesadores puede materializarse de diversas maneras. El uno o más procesadores se pueden construir de una manera suficiente para realizar al menos las operaciones descritas en esta memoria. En algunas implementaciones, el uno o más procesadores puede ser compartido por múltiples circuitos (p. ej., circuito A y circuito B puede comprender o de otro modo compartir el mismo procesador, que, en algunas ejemplo implementaciones, puede ejecutar instrucciones almacenadas, o que se accede de otro modo, por medio de diferentes áreas de memoria). Como alternativa o adicionalmente, el uno o más procesadores se pueden estructurar para realizar o ejecutar de otro modo ciertas operaciones independientes de uno o más coprocesadores.[0220] The “circuit” may also include one or more processors communicatively coupled to one or more memories or memory devices. In this respect, the one or more processors may execute instructions stored in memory or may execute instructions otherwise accessible to the one or more processors. In some implementations, the one or more processors may materialize in various ways. The one or more processors may be constructed in a manner sufficient to perform at least the operations described in this memory. In some implementations, the one or more processors may be shared by multiple circuits (e.g., circuit A and circuit B may comprise or otherwise share the same processor, which, in some example implementations, may execute instructions stored in, or otherwise accessed through, different memory areas). Alternatively or additionally, the one or more processors may be structured to perform or otherwise execute certain operations independent of one or more coprocessors.
[0222] En otras implementaciones de ejemplo, dos o más procesadores pueden acoplarse por medio de un bus para permitir ejecución de instrucciones independientes, paralelas, en desarrollo o multihilo. Cada procesador puede implementarse como uno o más procesadores de finalidad general, ASIC, FPGA, GPU, TPU, procesadores de señales digitales (DSP), u otro componentes electrónicos adecuados de procesamiento de datos estructurados para ejecutar instrucciones proporcionadas por memoria. El uno o más procesadores pueden adoptar la forma de un procesador de único núcleo, procesador multinúcleo (p. ej., un procesador de doble núcleo, procesador de triple núcleo, o procesador de cuatro núcleos), microprocesador, etc. En algunas implementaciones, el uno o más procesadores pueden ser externos al aparato, por ejemplo, el uno o más procesadores pueden ser un procesador remoto (p. ej., un procesador basado en la nube). Como alternativa o adicionalmente, el uno o más procesadores pueden ser internos o locales al aparato. A este respecto, un circuito o componentes dados del mismo se pueden disponer localmente (p. ej., como parte de un servidor local, un sistema informático local) o a distancia (p. ej., como parte de un servidor remoto tal como un servidor basado en la nube). Con este fin, un “circuito” como se describe en la presente memoria puede incluir componentes que se distribuyen por una o más ubicaciones.[0222] In other example implementations, two or more processors may be coupled via a bus to enable independent, parallel, developing, or multithreaded instruction execution. Each processor may be implemented as one or more general-purpose processors, ASICs, FPGAs, GPUs, TPUs, digital signal processors (DSPs), or other suitable structured data processing electronic components to execute instructions provided by memory. The one or more processors may take the form of a single-core processor, a multi-core processor (e.g., a dual-core, triple-core, or quad-core processor), a microprocessor, etc. In some implementations, the one or more processors may be external to the device; for example, the one or more processors may be a remote processor (e.g., a cloud-based processor). Alternatively or additionally, the one or more processors may be internal or local to the device. In this respect, a given circuit or its components can be located locally (e.g., as part of a local server or computer system) or remotely (e.g., as part of a remote server such as a cloud-based server). To this end, a “circuit” as described herein may include components distributed across one or more locations.
[0224] Un sistema ejemplar para implementar el sistema global o partes de las implementaciones podría incluir un dispositivo informático de finalidad general en forma de ordenadores, que incluye una unidad de procesamiento, una memoria de sistema, y un bus de sistema que acopla los diversos componentes de sistema que incluye el memoria de sistema a la unidad de procesamiento. Cada dispositivo de memoria puede incluir soportes de almacenamiento volátil no transitorio, medios de almacenamiento no volátil, soportes de almacenamiento no transitorio (p. ej., uno o más memorias volátiles o no volátiles), etc. En algunas implementaciones, la medios no volátiles pueden adoptar la forma de ROM, memoria flash (p. ej., memoria flash tal como NAND, 3D NAND, NOR, 3D NOR), EEPROM, MRAM, almacenamiento magnético, discos duros, discos ópticos, etc. En otras implementaciones, los soportes de almacenamiento volátiles pueden adoptar la forma de RAM, TRAM, ZRAM, etc. Las combinaciones de lo anterior también se incluyen dentro del alcance de los medios legibles por máquina. A este respecto, instrucciones ejecutables por máquina comprenden, por ejemplo, instrucciones y datos, que provocan que un ordenador de finalidad general, ordenador de finalidad especial o máquinas de procesamiento de finalidad especial realicen cierta función o grupo de funciones. Cada respectivo dispositivo de memoria puede hacerse funcionar para mantener o almacenar de otro modo información relacionada con las operaciones realizadas por uno o más circuitos asociados, incluidas instrucciones de procesador y datos relacionados (p. ej., componentes de base de datos, componentes de código de objetos, componentes de guion), según los ejemplos de implementaciones descritos en esta memoria.[0224] An exemplary system for implementing the overall system or parts of the implementations could include a general-purpose computing device in the form of a computer, comprising a processing unit, system memory, and a system bus that connects the various system components, including the system memory, to the processing unit. Each memory device may include non-volatile storage media, non-volatile storage media, non-volatile storage media (e.g., one or more volatile or non-volatile memories), etc. In some implementations, the non-volatile media may take the form of ROM, flash memory (e.g., flash memory such as NAND, 3D NAND, NOR, 3D NOR), EEPROM, MRAM, magnetic storage, hard disks, optical disks, etc. In other implementations, the volatile storage media may take the form of RAM, TRAM, ZRAM, etc. Combinations of the above are also included within the scope of machine-readable media. In this respect, machine-executable instructions comprise, for example, instructions and data that cause a general-purpose computer, special-purpose computer, or special-purpose processing machines to perform a certain function or group of functions. Each respective memory device can be operated to maintain or otherwise store information related to the operations performed by one or more associated circuits, including processor instructions and related data (e.g., database components, object code components, script components), as described in the implementation examples provided herein.
[0226] También cabe señalar que el término “dispositivos de entrada”, como se describe en la presente memoria, puede incluir cualquier tipo de dispositivo de entrada que incluye, pero sin limitación a esto, un teclado, un teclado, un ratón, palanca de mando, u otro dispositivos de entrada que realizan una función similar. Comparativamente, el término “dispositivo de salida”, como se describe en la presente memoria, puede incluir cualquier tipo de dispositivo de salida que incluye, pero sin limitación a esto, un monitor de ordenador, impresora, fax, u otros dispositivos de salida que realicen una función similar.[0226] It should also be noted that the term “input devices,” as described herein, may include any type of input device, including but not limited to a keyboard, keypad, mouse, joystick, or other input devices that perform a similar function. Comparatively, the term “output device,” as described herein, may include any type of output device, including but not limited to a computer monitor, printer, fax machine, or other output devices that perform a similar function.
[0228] Se debe observar que aunque los diagramas en esta memoria pueden mostrar un orden y composición específicos de etapas de método, se entiende que el orden de estas etapas puede diferir del que se representa. Por ejemplo, dos o más etapas se pueden realizar concurrentemente o con concurrencia parcial. También, algunas etapas de método que se realizan como etapas discretas pueden combinarse, etapas que se realizan como etapa combinada pueden separarse en etapas discretas, la secuencia de ciertos procesos puede invertirse o variarse de otro modo, y la naturaleza o el número de procesos discretos puede alterarse o variarse. El orden o secuencia de cualquier elemento o aparato se pueden variar o sustituirse según implementaciones alternativas. Por consiguiente, todas dichas modificaciones están pensadas para incluirse dentro del alcance de la presente divulgación como se define en las reivindicaciones adjuntas. Tales variaciones dependerán de los sistemas de medios legibles por máquina y sistemas de hardware elegidos y de la opción del diseñador. Se entiende que todas estas variaciones están dentro del alcance de la divulgación. De manera semejante, se podrían conseguir implementaciones de software y web de la presente divulgación con técnicas de programación estándar con lógica basada en reglas y otra lógica para conseguir las diversas etapas de búsqueda en base de datos, etapas de correlación, etapas de comparación y etapas de decisión.[0228] It should be noted that although the diagrams in this specification may show a specific order and composition of method steps, it is understood that the order of these steps may differ from that depicted. For example, two or more steps may be performed concurrently or with partial concurrency. Also, some method steps that are performed as discrete steps may be combined, steps that are performed as a combined step may be separated into discrete steps, the sequence of certain processes may be reversed or otherwise varied, and the nature or number of discrete processes may be altered or varied. The order or sequence of any element or apparatus may be varied or substituted according to alternative implementations. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of this disclosure as defined in the appended claims. Such variations will depend on the machine-readable media systems and hardware systems chosen and the designer's choice. It is understood that all such variations are within the scope of the disclosure. Similarly, software and web implementations of this disclosure could be achieved using standard programming techniques with rule-based logic and other logic to achieve the various stages of database search, correlation stages, comparison stages, and decision stages.
[0229] Si bien esta memoria descriptiva contiene muchos detalles específicos de implementación, estos no se deben interpretar como limitaciones sobre el alcance de las invenciones o de lo que se puede reivindicar, sino en cambio como descripciones de rasgos específicos para implementaciones particulares de los sistemas y métodos descritos en esta memoria. Ciertas características que se describen en esta memoria descriptiva en el contexto de implementaciones separadas también se pueden implementar en combinación en una única implementación. Por el contrario, diversas características que se describen en el contexto de una única implementación también se pueden implementar en múltiples implementaciones por separado o en cualquier subcombinación adecuada. Además, aunque anteriormente se puede haber descrito rasgos que actúan en ciertas combinaciones e incluso inicialmente reivindicados como tal, uno o más rasgos de una combinación reivindicada en algunos casos se pueden escindir de la combinación, y la combinación reivindicada se puede dirigir a una subcombinación o variación de una subcombinación.[0229] Although this specification contains many implementation-specific details, these should not be construed as limitations on the scope of the inventions or on what may be claimed, but rather as descriptions of specific features for particular implementations of the systems and methods described herein. Certain features described herein in the context of separate implementations may also be implemented in combination in a single implementation. Conversely, various features described in the context of a single implementation may also be implemented in multiple separate implementations or in any suitable subcombination. Furthermore, although features acting in certain combinations may have been previously described and even initially claimed as such, one or more features of a claimed combination may in some cases be split off from the combination, and the claimed combination may be directed to a subcombination or a variation of a subcombination.
[0231] En determinadas circunstancias, la multitarea y el procesamiento paralelo pueden resultar ventajosos. Además, no debe entenderse que la separación de diversos componentes de sistema en las implementaciones descritas anteriormente requiere tal separación en todas las implementaciones, y debe entenderse que los componentes y sistemas del programa descritos generalmente pueden integrarse juntos en un único producto de software o empaquetado en múltiples productos de software.[0231] In certain circumstances, multitasking and parallel processing can be advantageous. Furthermore, it should not be understood that the separation of various system components in the implementations described above requires such separation in all implementations, and it should be understood that the program components and systems described can generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products.
[0233] Habiendo descrito algunas implementaciones ilustrativas e implementaciones, es evidente lo anterior es ilustrativo y no limitante, que se ha presentado a modo de ejemplo. En particular, aunque muchos de los ejemplos presentados en esta memoria implican combinaciones específicas de actos de método o elementos de sistema, esos actos y esos elementos pueden combinarse de otras maneras para conseguir los mismos objetivos. Actos, elementos y rasgos discutidos únicamente en relación con una implementación no pretenden ser excluidos de un rol similar en otras implementaciones.[0233] Having described some illustrative implementations, it is evident that the foregoing is illustrative and not limiting, and has been presented by way of example. In particular, although many of the examples presented in this dissertation involve specific combinations of method acts or system elements, those acts and elements can be combined in other ways to achieve the same objectives. Acts, elements, and features discussed only in relation to one implementation are not intended to be excluded from a similar role in other implementations.
[0235] La fraseología y la terminología usadas en esta memoria son con el propósito de descripción y no se deben considerar limitativas. Se entiende que el uso de "que incluye", "que comprende", "que tiene", "que contiene", "que implica", "caracterizado por", "caracterizado por que" y variaciones de las mismas en esta memoria, abarca los elementos enumerados después de ellos, equivalentes de los mismos, y elementos adicionales, así como implementaciones alternativas que consisten en los elementos enumerados exclusivamente después de los mismos. En una implementación, los sistemas y métodos descritos en esta memoria consisten en uno, cada combinación de más de uno, o todos los elementos, actos o componentes descritos.[0235] The phraseology and terminology used in this document are for descriptive purposes and should not be considered exhaustive. The use of "including," "comprising," "having," "containing," "implying," "characterized by," "characterized in that," and variations thereof in this document is understood to encompass the elements listed after them, their equivalents, and additional elements, as well as alternative implementations consisting solely of the elements listed after them. In one implementation, the systems and methods described in this document consist of one, each combination of more than one, or all of the described elements, acts, or components.
[0237] Referencias a implementaciones o elementos o actos de los sistemas y métodos en esta memoria denominados en singular también pueden abarcan implementaciones que incluyen una pluralidad de estos elementos, y referencias en plural a cualquier implementación o elemento o acto en esta memoria también pueden abarcar implementaciones que incluyen únicamente un único elemento. Referencias en formas singular o plural no pretenden limitar los sistemas o métodos descritos actualmente, sus componentes, actos o elementos a una única o plurales configuraciones. Referencias a cualquier acto o elemento que se basan en cualquier información, acto o elemento pueden incluir implementaciones donde la acto o elemento se basa al menos en parte en cualquier información, acto o elemento.[0237] References to implementations or elements or acts of the systems and methods in this document referred to in the singular may also encompass implementations that include a plurality of these elements, and references in the plural to any implementation or element or act in this document may also encompass implementations that include only a single element. References in singular or plural forms are not intended to limit the systems or methods described herein, their components, acts, or elements to a single or plural configuration. References to any act or element that is based on any information, act, or element may include implementations where the act or element is based at least in part on any information, act, or element.
[0239] Cualquier implementación descrita en esta memoria puede combinarse con cualquier otra implementación, y referencias a “una implementación”, “algunas implementaciones”, “una implementación alternativa”, “diversas implementaciones”, “una implementación”, o algo semejante no son necesariamente mutuamente exclusivas y se pretende indicar que un rasgo, estructura o característica particular descrito en relación con la implementación se puede incluir en al menos una implementación. Tales términos como se emplean en esta memoria no hacen todos referencia necesariamente a la misma implementación. Cualquier implementación puede combinarse con cualquier otra implementación, inclusiva o exclusivamente, de cualquier manera en consonancia con los aspectos e implementaciones descritos en esta memoria.[0239] Any implementation described in this document may be combined with any other implementation, and references to “an implementation,” “some implementations,” “an alternative implementation,” “various implementations,” “an implementation,” or the like are not necessarily mutually exclusive and are intended to indicate that a particular feature, structure, or characteristic described in relation to the implementation may be included in at least one implementation. Such terms as employed in this document do not all necessarily refer to the same implementation. Any implementation may be combined with any other implementation, inclusively or exclusively, in any manner consistent with the aspects and implementations described in this document.
[0241] Referencias a “o” pueden interpretarse como inclusivas de modo que los términos descritos usando “o” pueden indicar cualquiera de un único, más de uno y todos los términos descritos.[0241] References to “or” may be interpreted as inclusive so that terms described using “or” may indicate any of a single, more than one, and all of the terms described.
[0242] Donde rasgos técnicos en los dibujos, la descripción detallada o cualquier reivindicación se siguen por signos de referencia, los signos de referencia se han incluido para la sola finalidad de aumentar la inteligibilidad de los dibujos, la descripción detallada y las reivindicaciones. Por consiguiente, ninguno de los signos de referencia ni su ausencia tienen efecto limitante en el alcance de los elementos de reivindicación.[0242] Where technical features in the drawings, the detailed description, or any claim are followed by reference signs, the reference signs have been included for the sole purpose of enhancing the intelligibility of the drawings, the detailed description, and the claims. Accordingly, neither the reference signs nor their absence have a limiting effect on the scope of the elements of the claim.
[0244] La descripción anterior de las implementaciones se ha presentado con finalidades de ilustración y descripción. No se pretende que sea exhaustiva o que limite la divulgación a la forma precisa descrita, y son posibles modificaciones y variaciones a la luz de las enseñanzas anteriores o puede adquirirse de esta divulgación. Las implementaciones se han elegido y descrito a fin de explicar los principios de la divulgación y su aplicación práctica, para permitir a un experto en la técnica utilizar las diversas implementaciones y con diversas modificaciones como idóneas para el uso particular contemplado. Otras sustituciones, modificaciones, cambios y omisiones se pueden hacer en el diseño, las condiciones de funcionamiento y la implementación de las implementaciones sin salir del alcance de la presente divulgación como se expresa en las reivindicaciones adjuntas.[0244] The foregoing description of the implementations has been presented for illustrative and descriptive purposes. It is not intended to be exhaustive or to limit the disclosure to the precise form described, and modifications and variations are possible in light of prior learning or that may be acquired from this disclosure. The implementations have been chosen and described to explain the principles of the disclosure and their practical application, to enable a person skilled in the art to use the various implementations and with various modifications as suitable for the particular use contemplated. Other substitutions, modifications, changes, and omissions may be made in the design, operating conditions, and implementation of the implementations without leaving the scope of this disclosure as expressed in the appended claims.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202430430A ES3045182A1 (en) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | Systems and methods for data-driven analysis of radiological images |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202430430A ES3045182A1 (en) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | Systems and methods for data-driven analysis of radiological images |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES3045182A1 true ES3045182A1 (en) | 2025-11-27 |
Family
ID=97798589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202430430A Pending ES3045182A1 (en) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | Systems and methods for data-driven analysis of radiological images |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES3045182A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200069973A1 (en) * | 2018-05-30 | 2020-03-05 | Siemens Healthcare Gmbh | Decision Support System for Individualizing Radiotherapy Dose |
| US20210225463A1 (en) * | 2020-01-22 | 2021-07-22 | doc.ai, Inc. | System and Method with Federated Learning Model for Medical Research Applications |
| US20230027734A1 (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-26 | Johnson & Johnson Enterprise Innovation Inc. | System and Method for Predicting the Risk of Future Lung Cancer |
| EP4239647A1 (en) * | 2022-03-03 | 2023-09-06 | Tempus Labs, Inc. | Systems and methods for deep orthogonal fusion for multimodal prognostic biomarker discovery |
| US20240055081A1 (en) * | 2022-08-15 | 2024-02-15 | Janssen Research & Development, Llc | Radiomic artificial intelligence for new treatment response prediction |
-
2024
- 2024-05-27 ES ES202430430A patent/ES3045182A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
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