The reliability of a deep learning model in clinical out-of-distribution MRI data: A multicohort study
Notice bibliographique
Résumé
Deep learning (DL) methods have in recent years yielded impressive results in medical imaging, with the potential to function as clinical aid to radiologists. However, DL models in medical imaging are often trained on public research cohorts with images acquired with a single scanner or with strict protocol harmonization, which is not representative of a clinical setting. The aim of this study was to investigate how well a DL model performs in unseen clinical datasets-collected with different scanners, protocols and disease populations-and whether more heterogeneous training data improves generalization. In total, 3117 MRI scans of brains from multiple dementia research cohorts and memory clinics, that had been visually rated by a neuroradiologist according to Scheltens' scale of medial temporal atrophy (MTA), were included in this study. By training multiple versions of a convolutional neural network on different subsets of this data to predict MTA ratings, we assessed the impact of including images from a wider distribution during training had on performance in external memory clinic data. Our results showed that our model generalized well to datasets acquired with similar protocols as the training data, but substantially worse in clinical cohorts with visibly different tissue contrasts in the images. This implies that future DL studies investigating performance in out-of-distribution (OOD) MRI data need to assess multiple external cohorts for reliable results. Further, by including data from a wider range of scanners and protocols the performance improved in OOD data, which suggests that more heterogeneous training data makes the model generalize better. To conclude, this is the most comprehensive study to date investigating the domain shift in deep learning on MRI data, and we advocate rigorous evaluation of DL models on clinical data prior to being certified for deployment.
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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 | 0,075 | 0,141 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».