Automatic classification and triage of diabetic retinopathy from retinal images based on a convolutional neural networks (CNN) method
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Purpose Diabetic retinopathy (DR) is one of the leading causes of adult vision loss in the developed countries. Epidemiological and demographic factors, including the rising rates of diabetes related to obesity and an aging population, are driving the incidence of diabetic eye complication inexorably higher. Method Deep learning emerges as a powerful tool for analyzing and classifying retinal images in an automatic way, but the classification results depend greatly on the availability of large datasets. As the number of categories and the imbalance ratio increase, the performance of deep learning models diminishes. In the context of DR grading, minority classes (mild and severe DR) are critical to diagnose. Experiments were performed on a real dataset developed at local hospital and at different hospitals around the world. Overall, 42 179 retinal images were obtained from Diagnos database. All images were graded by 3 retinal experts using the early treatment diabetic retinopathy study severity scale (ETDRS). The dataset was built by expanding on 4 categories: R0 or normal, R1 or mild DR, R2 or moderate DR, and R3&R4 or severe and proliferative DR. The data was split 90/10 for training and testing respectively, and an ensemble of Convolutional Neural Networks was trained to perform DR grading. Results The proposed method achieves high accuracy in predicting DR grades, with the R1 class showing lower performance, in line with recently proposed methods. An area under the ROC curve of 0.96 (0.95–0.96) for R0, 0.70 (0.65–0.75) for R1, 0.95 (0.94–0.95) for R2 and 0.92 (0.89–0.96) for R34. Conclusion Comparable to the score of human experts, the deep learning techniques in this study were effective to be applied in clinical use as primary care setting and could be a valuable tool to help primary care triage. Improvement in detection of R1 subjects is needed for further progressing in this area. References 1. He K, Zhang X, Ren S & Sun J (2016): Deep Residual Learning for Image Recognition. In 2016 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) 770–778. 2. Krause J et al. (2018): Grader variability and the importance of reference standards for evaluating machine learning models for diabetic retinopathy. Ophthalmology 125: 1264–1272.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».