High-resolution manometry (HRM) is the primary procedure used to diagnose esophageal motility disorders. Its interpretation and classification includes an initial evaluation of swallow-level outcomes and then derivation of a study-level diagnosis based on Chicago Classification (CC), using a tree-like algorithm. This diagnostic approach on motility disordered using HRM was mirrored using a multi-stage modeling framework developed using a combination of various machine learning approaches. Specifically, the framework includes deep-learning models at the swallow-level stage and feature-based machine learning models at the study-level stage. In the swallow-level stage, three models based on convolutional neural networks (CNNs) were developed to predict swallow type, swallow pressurization, and integrated relaxation pressure (IRP). At the study-level stage, model selection from families of the expert-knowledge-based rule models, xgboost models and artificial neural network(ANN) models were conducted, with the latter two model designed and augmented with motivation from the export knowledge. A simple model-agnostic strategy of model balancing motivated by Bayesian principles was utilized, which gave rise to model averaging weighted by precision scores. The averaged (blended) models and individual models were compared and evaluated, of which the best performance on test dataset is 0.81 in top-1 prediction, 0.92 in top-2 predictions. This is the first artificial-intelligence-style model to automatically predict CC diagnosis of HRM study from raw multi-swallow data. Moreover, the proposed modeling framework could be easily extended to multi-modal tasks, such as diagnosis of esophageal patients based on clinical data from both HRM and functional luminal imaging probe panometry (FLIP).


翻译:高分辨率计量仪(HRM)是用于诊断食道功能障碍的主要程序,其解释和分类包括对吞咽水平结果进行初步评估,然后利用树类算法,根据芝加哥分类(CC),利用树类类算法,得出研究层面的诊断性诊断。在研究层面,采用多种机器学习方法结合开发的多阶段模型框架对运动障碍进行了镜像。具体地说,该框架包括吞咽阶段的深学习模型和研究阶段的基于地貌的机器学习模型。在吞咽阶段,其解释和分类包括基于地貌的机器学习模型。在进食阶段,根据进食层神经网络(CNNs)开发了三个模型,以预测吞咽类型、咽压和综合放松压力为基础进行的研究级诊断。在研究阶段,利用专家-知识型规则模型、Xgboophost模型和人工神经网络模型模型进行模型选择模型,在出口阶段,在Bayes-2的原始诊断原则上,从Bay2类的模型进行简单的模型平衡,在模型上,在模型上进行最高级的精确性数据分析。

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