Department of Ophthalmology, Pusan National University College of Medicine, Busan, Korea.
Department of Ophthalmology, Pusan National University Yangsan Hospital, Pusan National University School of Medicine, Yangsan, Korea.
PLoS One. 2024 Sep 4;19(9):e0309011. doi: 10.1371/journal.pone.0309011. eCollection 2024.
To represent 24-2 visual field (VF) losses of individual patients using a hybrid approach of archetypal analysis (AA) and fuzzy c-means (FCM) clustering.
In this multicenter retrospective study, we classified characteristic patterns of 24-2 VF using AA and decomposed them with FCM clustering. We predicted the change in mean deviation (MD) through supervised machine learning from decomposition coefficient change. In addition, we compared the areas under the receiver operating characteristic curves (AUCs) of the decomposition coefficient slopes to detect VF progression using three criteria: MD slope, Visual Field Index slope, and pointwise linear regression analysis.
We identified 16 characteristic patterns (archetypes or ATs) of 24-2 VF from 132,938 VFs of 18,033 participants using AA. The hybrid approach using FCM revealed a lower mean squared error and greater correlation coefficient than the AA single approach for predicting MD change (all P ≤ 0.001). Three of 16 AUCs of the FCM decomposition coefficient slopes outperformed the AA decomposition coefficient slopes in detecting VF progression for all three criteria (AT5, superior altitudinal defect; AT10, double arcuate defect; AT13, total loss) (all P ≤ 0.028).
A hybrid approach combining AA and FCM to analyze 24-2 VF can visualize VF tests in characteristic patterns and enhance detection of VF progression with lossless decomposition.
使用原型分析(AA)和模糊 c 均值(FCM)聚类的混合方法来表示个体患者的 24-2 视野(VF)损失。
在这项多中心回顾性研究中,我们使用 AA 对 24-2 VF 的特征模式进行分类,并使用 FCM 聚类对其进行分解。我们通过有监督的机器学习从分解系数变化预测平均偏差(MD)的变化。此外,我们使用 MD 斜率、视野指数斜率和逐点线性回归分析这三个标准,比较分解系数斜率的接收者操作特征曲线(AUC)下的面积,以检测 VF 进展。
我们使用 AA 从 18033 名参与者的 132938 个 24-2 VF 中确定了 16 个 24-2 VF 的特征模式(原型或 AT)。与 AA 单方法相比,使用 FCM 的混合方法在预测 MD 变化方面具有更低的均方误差和更高的相关系数(均 P ≤ 0.001)。FCM 分解系数斜率的 16 个 AUC 中的 3 个在检测所有三个标准(AT5,上高度缺陷;AT10,双弧形缺陷;AT13,完全丧失)的 VF 进展方面优于 AA 分解系数斜率(均 P ≤ 0.028)。
结合 AA 和 FCM 分析 24-2 VF 的混合方法可以使 VF 测试以特征模式可视化,并通过无损分解增强 VF 进展的检测。