An artificial intelligence-based deep learning algorithm for the diagnosis of diabetic neuropathy using corneal confocal microscopy: a development and validation study
Notice bibliographique
Résumé
AIMS/HYPOTHESIS: Corneal confocal microscopy is a rapid non-invasive ophthalmic imaging technique that identifies peripheral and central neurodegenerative disease. Quantification of corneal sub-basal nerve plexus morphology, however, requires either time-consuming manual annotation or a less-sensitive automated image analysis approach. We aimed to develop and validate an artificial intelligence-based, deep learning algorithm for the quantification of nerve fibre properties relevant to the diagnosis of diabetic neuropathy and to compare it with a validated automated analysis program, ACCMetrics. METHODS: Our deep learning algorithm, which employs a convolutional neural network with data augmentation, was developed for the automated quantification of the corneal sub-basal nerve plexus for the diagnosis of diabetic neuropathy. The algorithm was trained using a high-end graphics processor unit on 1698 corneal confocal microscopy images; for external validation, it was further tested on 2137 images. The algorithm was developed to identify total nerve fibre length, branch points, tail points, number and length of nerve segments, and fractal numbers. Sensitivity analyses were undertaken to determine the AUC for ACCMetrics and our algorithm for the diagnosis of diabetic neuropathy. RESULTS: The intraclass correlation coefficients for our algorithm were superior to those for ACCMetrics for total corneal nerve fibre length (0.933 vs 0.825), mean length per segment (0.656 vs 0.325), number of branch points (0.891 vs 0.570), number of tail points (0.623 vs 0.257), number of nerve segments (0.878 vs 0.504) and fractals (0.927 vs 0.758). In addition, our proposed algorithm achieved an AUC of 0.83, specificity of 0.87 and sensitivity of 0.68 for the classification of participants without (n = 90) and with (n = 132) neuropathy (defined by the Toronto criteria). CONCLUSIONS/INTERPRETATION: These results demonstrated that our deep learning algorithm provides rapid and excellent localisation performance for the quantification of corneal nerve biomarkers. This model has potential for adoption into clinical screening programmes for diabetic neuropathy. DATA AVAILABILITY: The publicly shared cornea nerve dataset (dataset 1) is available at http://bioimlab.dei.unipd.it/Corneal%20Nerve%20Tortuosity%20Data%20Set.htm and http://bioimlab.dei.unipd.it/Corneal%20Nerve%20Data%20Set.htm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».