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Enregistrement W2772723798 · doi:10.1001/jama.2017.14585

Diagnostic Assessment of Deep Learning Algorithms for Detection of Lymph Node Metastases in Women With Breast Cancer

2017· article· en· W2772723798 sur OpenAlexaff
Babak Ehteshami Bejnordi, Mitko Veta, Paul Johannes van Diest, Bram van Ginneken, Nico Karssemeijer, Geert Litjens, Jeroen van der Laak, Meyke Hermsen, Quirine F. Manson, Maschenka Balkenhol, Oscar Geessink, Nikolas Stathonikos, Marcory CRF van Dijk, Peter Bult, Francisco Beça, Andrew H. Beck, Aditya Khosla, Rishab Gargeya, Humayun Irshad, Aoxiao Zhong, Qi Dou, Quanzheng Li, Hao Chen, Huangjing Lin, Pheng‐Ann Heng, Christian Haß, Elia Bruni, Q. K. Wong, Uğur Halıcı, Mustafa Ümit Öner, Rengül Çetin-Atalay, Matt Berseth, Vitali Khvatkov, Alexei Vylegzhanin, Oren Kraus, Muhammad Shaban, Nasir Rajpoot, Ruqayya Awan, Korsuk Sirinukunwattana, Talha Qaiser, Yee‐Wah Tsang, David Tellez, Jonas Annuscheit, Peter Hufnagl, Mira Valkonen, Kimmo Kartasalo, Leena Latonen, Pekka Ruusuvuori, Kaisa Liimatainen, Shadi Albarqouni, Bharti Mungal, Ami George, Stefanie Demirci, Nassir Navab, Seiryo Watanabe, Shigeto Seno, Yoichi Takenaka, Hideo Matsuda, Hady Ahmady Phoulady, Vassili Kovalev, Alexander Kalinovsky, Vitali Liauchuk, Gloria Bueno, M. Milagro Fernández-Carrobles, Ismael Serrano, Óscar Déniz, Daniel Racoceanu, Rui Venâncio

Notice bibliographique

RevueJAMA · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAI in cancer detection
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMedicineLymph nodeAlgorithmH&E stainReceiver operating characteristicDeep learningTest setArtificial intelligenceBreast cancerLymphMachine learningPathologyCancerRadiologyStainingInternal medicineComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Importance: Application of deep learning algorithms to whole-slide pathology images can potentially improve diagnostic accuracy and efficiency. Objective: Assess the performance of automated deep learning algorithms at detecting metastases in hematoxylin and eosin-stained tissue sections of lymph nodes of women with breast cancer and compare it with pathologists' diagnoses in a diagnostic setting. Design, Setting, and Participants: Researcher challenge competition (CAMELYON16) to develop automated solutions for detecting lymph node metastases (November 2015-November 2016). A training data set of whole-slide images from 2 centers in the Netherlands with (n = 110) and without (n = 160) nodal metastases verified by immunohistochemical staining were provided to challenge participants to build algorithms. Algorithm performance was evaluated in an independent test set of 129 whole-slide images (49 with and 80 without metastases). The same test set of corresponding glass slides was also evaluated by a panel of 11 pathologists with time constraint (WTC) from the Netherlands to ascertain likelihood of nodal metastases for each slide in a flexible 2-hour session, simulating routine pathology workflow, and by 1 pathologist without time constraint (WOTC). Exposures: Deep learning algorithms submitted as part of a challenge competition or pathologist interpretation. Main Outcomes and Measures: The presence of specific metastatic foci and the absence vs presence of lymph node metastasis in a slide or image using receiver operating characteristic curve analysis. The 11 pathologists participating in the simulation exercise rated their diagnostic confidence as definitely normal, probably normal, equivocal, probably tumor, or definitely tumor. Results: The area under the receiver operating characteristic curve (AUC) for the algorithms ranged from 0.556 to 0.994. The top-performing algorithm achieved a lesion-level, true-positive fraction comparable with that of the pathologist WOTC (72.4% [95% CI, 64.3%-80.4%]) at a mean of 0.0125 false-positives per normal whole-slide image. For the whole-slide image classification task, the best algorithm (AUC, 0.994 [95% CI, 0.983-0.999]) performed significantly better than the pathologists WTC in a diagnostic simulation (mean AUC, 0.810 [range, 0.738-0.884]; P < .001). The top 5 algorithms had a mean AUC that was comparable with the pathologist interpreting the slides in the absence of time constraints (mean AUC, 0.960 [range, 0.923-0.994] for the top 5 algorithms vs 0.966 [95% CI, 0.927-0.998] for the pathologist WOTC). Conclusions and Relevance: In the setting of a challenge competition, some deep learning algorithms achieved better diagnostic performance than a panel of 11 pathologists participating in a simulation exercise designed to mimic routine pathology workflow; algorithm performance was comparable with an expert pathologist interpreting whole-slide images without time constraints. Whether this approach has clinical utility will require evaluation in a clinical setting.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,011
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,055
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,011
Score d'incertitude au seuil0,056

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0110,055
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,292
Écart entre enseignants0,278 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3 297
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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