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HMS Case Study

#industry #finance #lifesciences #other

KI in klinischen Studien: Machine Learning für die Analyse klinischer Daten

HMS unterstützte Novartis dabei, mit Machine Learning Behandlungsergebnisse und Verträglichkeit bei fortgeschrittenem Brustkrebs zu untersuchen.

Management Summary

Die AI4ANNA-Studie zeigt, für welche klinischen Endpunkte Machine Learning Vorhersagesignale liefert und wo die untersuchten Modelle an Grenzen stoßen. Die studienübergreifende Validierung zeigte moderate Signale für die objektive Ansprechrate und das progressionsfreie Überleben, während die Aussagekraft bei den meisten Safety Outcomes begrenzt blieb. Damit schafft die Untersuchung eine fundierte Grundlage, um mögliche Einsatzfelder realistisch zu bewerten und weitere Analysen auf geeignete Fragestellungen auszurichten.

Projektsteckbrief

#lifesciences
Novartis

Novartis

 

Branche: Pharma
Schwerpunkt: AI & Machine Learning
Use Case: Predictive Machine Learning

Projektziel

Vorhersagepotenzial klinischer Studiendaten bewerten

Die wichtigsten Projektaspekte im Überblick

  • Analyse von Daten aus den Studien RIBECCA und RIBANNA
  • Vergleich von LASSO und XGBoost für klinische Vorhersagemodelle
  • Interne und studienübergreifende Validierung der Modelle

Tech Stack

machine learning statistical analysis

Die studienübergreifende Validierung zeigt, für welche klinischen Endpunkte Machine Learning Vorhersagesignale liefert und wo die Modelle an Grenzen stoßen.

Dorothee Childs

Senior Data Scientist

Die Ausgangslage

Pharmaunternehmen benötigen geeignete Ansätze, um Daten aus klinischen Studien zu analysieren. Bisher wurden dafür hauptsächlich klassische statistische Methoden eingesetzt. Diese liefern wichtige und gut interpretierbare Ergebnisse, beruhen jedoch teilweise auf linearen Annahmen.

Machine Learning kann die etablierten Verfahren ergänzen und weitere Zusammenhänge in klinischen Daten untersuchen. Eine besondere Herausforderung bilden Time-to-Event-Daten. Hier muss die Analyse berücksichtigen, dass Ereignisse wie eine Tumorprogression innerhalb des Beobachtungszeitraums nicht bei allen Patientinnen auftreten oder vollständig erfasst werden.

Die HMS-Lösung

Machine Learning für klinische Daten

HMS unterstützte Novartis dabei, das Potenzial von KI in klinischen Studien zu erkunden.

Vorhersagepotenzial untersuchen

Die AI4ANNA-Studie untersuchte Behandlungsergebnisse und Verträglichkeit bei HR-positivem, HER2-negativem fortgeschrittenem Brustkrebs. Grundlage waren anonymisierte Daten aus den deutschen Studien RIBECCA und RIBANNA.

Modelle vergleichen und validieren

Für die Vorhersage von Tumorkontrolle und Safety Outcomes kamen LASSO und XGBoost zum Einsatz. Die Modelle wurden innerhalb der jeweiligen Studie durch wiederholte Cross-Validation sowie studienübergreifend validiert.

Relevante Ausgangsfaktoren ermitteln

Mit der Feature Permutation Importance wurde untersucht, welche klinischen Ausgangsmerkmale die Vorhersagen besonders beeinflussten. Die Methode unterstützte damit die nachvollziehbare Einordnung der Modellergebnisse.

Die Studie wurde beim San Antonio Breast Cancer Symposium 2022 vorgestellt. Das Abstract erschien im März 2023 in Cancer Research und ist im offiziellen AACR-Abstract dokumentiert.

Neue Erkenntnisse aus klinischen Studiendaten

Die Studie zeigte, bei welchen Endpunkten Machine Learning zusätzliche Vorhersagesignale liefern konnte und wo die untersuchten Modelle an Grenzen stießen.

Der Kundennutzen

Neue Erkenntnisse aus klinischen Studiendaten

Die Studie zeigte, bei welchen Endpunkten Machine Learning zusätzliche Vorhersagesignale liefern konnte und wo die untersuchten Modelle an Grenzen stießen.

Differenzierter

Vorhersagepotenzial nach Endpunkt bewertet

Für die objektive Ansprechrate und das progressionsfreie Überleben wurden moderate Signale ermittelt. Für die meisten untersuchten Safety Outcomes reichten sie nicht aus.

Nachvollziehbarer

Relevante Ausgangsfaktoren identifiziert

Die Analyse machte sichtbar, welche klinischen Ausgangsmerkmale für die Modellleistung besonders relevant waren.

Vergleichbarer

Modelle studienübergreifend validiert

Die wechselseitige Prüfung mit RIBECCA und RIBANNA ermöglichte eine Einordnung der Modellleistung über zwei unterschiedliche Datensätze hinweg.

Unsere Stärken, Ihre Vorteile

Statistische Methoden und Machine Learning verbinden

HMS unterstützte Novartis dabei, das Potenzial von Machine Learning für klinische Studiendaten zu untersuchen. Im Projekt verbanden wir statistische Analyse mit ML-basierten Vorhersagemodellen, studienübergreifender Validierung und Methoden zur Einordnung relevanter Ausgangsfaktoren.

Was Sie von HMS erwarten können

Bei der Analyse klinischer Daten müssen Modellwahl, Validierung und Erklärbarkeit zusammenpassen. HMS verbindet dafür etablierte statistische Verfahren mit Machine Learning und fachlicher Einordnung.

  • Auswahl und Vergleich geeigneter Modelle für klinische Fragestellungen
  • Interne und studienübergreifende Validierung der Vorhersageleistung
  • Nachvollziehbare Analyse relevanter klinischer Ausgangsmerkmale
Nicolai Henrichs
Nicolai Henrichs
Principal Sales & Solutions Consultant | Partner

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