Retraining Convolutional Neural Networks for Specialized Cardiovascular Imaging Tasks: Lessons from Tetralogy of Fallot
Notice bibliographique
Résumé
Ventricular contouring of cardiac magnetic resonance imaging is the gold standard for volumetric analysis for repaired tetralogy of Fallot (rTOF), but can be time-consuming and subject to variability. A convolutional neural network (CNN) ventricular contouring algorithm was developed to generate contours for mostly structural normal hearts. We aimed to improve this algorithm for use in rTOF and propose a more comprehensive method of evaluating algorithm performance. We evaluated the performance of a ventricular contouring CNN, that was trained on mostly structurally normal hearts, on rTOF patients. We then created an updated CNN by adding rTOF training cases and evaluated the new algorithm's performance generating contours for both the left and right ventricles (LV and RV) on new testing data. Algorithm performance was evaluated with spatial metrics (Dice Similarity Coefficient (DSC), Hausdorff distance, and average Hausdorff distance) and volumetric comparisons (e.g., differences in RV volumes). The original Mostly Structurally Normal (MSN) algorithm was better at contouring the LV than the RV in patients with rTOF. After retraining the algorithm, the new MSN + rTOF algorithm showed improvements for LV epicardial and RV endocardial contours on testing data to which it was naïve (N = 30; e.g., DSC 0.883 vs. 0.905 for LV epicardium at end diastole, p < 0.0001) and improvements in RV end-diastolic volumetrics (median %error 8.1 vs 11.4, p = 0.0022). Even with a small number of cases, CNN-based contouring for rTOF can be improved. This work should be extended to other forms of congenital heart disease with more extreme structural abnormalities. Aspects of this work have already been implemented in clinical practice, representing rapid clinical translation. The combined use of both spatial and volumetric comparisons yielded insights into algorithm errors.
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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 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 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 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».