Active surveillance (AS) is a suitable management option for newly-diagnosed prostate cancer (PCa), which usually presents low to intermediate clinical risk. Patients enrolled in AS have their tumor closely monitored via longitudinal multiparametric magnetic resonance imaging (mpMRI), serum prostate-specific antigen tests, and biopsies. Hence, the patient is prescribed treatment when these tests identify progression to higher-risk PCa. However, current AS protocols rely on detecting tumor progression through direct observation according to standardized monitoring strategies. This approach limits the design of patient-specific AS plans and may lead to the late detection and treatment of tumor progression. Here, we propose to address these issues by leveraging personalized computational predictions of PCa growth. Our forecasts are obtained with a spatiotemporal biomechanistic model informed by patient-specific longitudinal mpMRI data. Our results show that our predictive technology can represent and forecast the global tumor burden for individual patients, achieving concordance correlation coefficients ranging from 0.93 to 0.99 across our cohort (n=7). Additionally, we identify a model-based biomarker of higher-risk PCa: the mean proliferation activity of the tumor (p=0.041). Using logistic regression, we construct a PCa risk classifier based on this biomarker that achieves an area under the receiver operating characteristic curve of 0.83. We further show that coupling our tumor forecasts with this PCa risk classifier enables the early identification of PCa progression to higher-risk disease by more than one year. Thus, we posit that our predictive technology constitutes a promising clinical decision-making tool to design personalized AS plans for PCa patients.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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