PENet—a scalable deep-learning model for automated diagnosis of pulmonary embolism using volumetric CT imaging
Notice bibliographique
Résumé
Pulmonary embolism (PE) is a life-threatening clinical problem and computed tomography pulmonary angiography (CTPA) is the gold standard for diagnosis. Prompt diagnosis and immediate treatment are critical to avoid high morbidity and mortality rates, yet PE remains among the diagnoses most frequently missed or delayed. In this study, we developed a deep learning model-PENet, to automatically detect PE on volumetric CTPA scans as an end-to-end solution for this purpose. The PENet is a 77-layer 3D convolutional neural network (CNN) pretrained on the Kinetics-600 dataset and fine-tuned on a retrospective CTPA dataset collected from a single academic institution. The PENet model performance was evaluated in detecting PE on data from two different institutions: one as a hold-out dataset from the same institution as the training data and a second collected from an external institution to evaluate model generalizability to an unrelated population dataset. PENet achieved an AUROC of 0.84 [0.82-0.87] on detecting PE on the hold out internal test set and 0.85 [0.81-0.88] on external dataset. PENet also outperformed current state-of-the-art 3D CNN models. The results represent successful application of an end-to-end 3D CNN model for the complex task of PE diagnosis without requiring computationally intensive and time consuming preprocessing and demonstrates sustained performance on data from an external institution. Our model could be applied as a triage tool to automatically identify clinically important PEs allowing for prioritization for diagnostic radiology interpretation and improved care pathways via more efficient diagnosis.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».