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Enregistrement W3126538905 · doi:10.3174/ajnr.a6970

A Stacked Generalization of 3D Orthogonal Deep Learning Convolutional Neural Networks for Improved Detection of White Matter Hyperintensities in 3D FLAIR Images

2021· article· en· W3126538905 sur OpenAlexfundno aff
Lavanya Umapathy, Mahesh Keerthivasan, José A. Rosado-Toro, María I. Altbach, Blair A. Winegar, Craig Weinkauf, Ali Bilgin

Notice bibliographique

RevueAmerican Journal of Neuroradiology · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueMultiple Sclerosis Research Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesJanssen Alzheimer Immunotherapy Research And DevelopmentNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringCanadian Institutes of Health ResearchHealth Sciences, University of ArizonaNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiNorthern California Institute for Research and EducationPfizerBiogenBioClinicaF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaEli Lilly and CompanyU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeBristol-Myers SquibbNational Institute on AgingAlzheimer's AssociationFoundation for the National Institutes of Health
Mots-clésHyperintensityFluid-attenuated inversion recoveryConvolutional neural networkPattern recognition (psychology)White matterArtificial intelligenceSørensen–Dice coefficientSegmentationMedicineMagnetic resonance imagingComputer scienceRadiologyImage segmentation

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND AND PURPOSE: Accurate and reliable detection of white matter hyperintensities and their volume quantification can provide valuable clinical information to assess neurologic disease progression. In this work, a stacked generalization ensemble of orthogonal 3D convolutional neural networks, StackGen-Net, is explored for improving automated detection of white matter hyperintensities in 3D T2-FLAIR images. MATERIALS AND METHODS: Individual convolutional neural networks in StackGen-Net were trained on 2.5D patches from orthogonal reformatting of 3D-FLAIR (n = 21) to yield white matter hyperintensity posteriors. A meta convolutional neural network was trained to learn the functional mapping from orthogonal white matter hyperintensity posteriors to the final white matter hyperintensity prediction. The impact of training data and architecture choices on white matter hyperintensity segmentation performance was systematically evaluated on a test cohort (n = 9). The segmentation performance of StackGen-Net was compared with state-of-the-art convolutional neural network techniques on an independent test cohort from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative-3 (n = 20). RESULTS: StackGen-Net outperformed individual convolutional neural networks in the ensemble and their combination using averaging or majority voting. In a comparison with state-of-the-art white matter hyperintensity segmentation techniques, StackGen-Net achieved a significantly higher Dice score (0.76 [SD, 0.08], F1-lesion (0.74 [SD, 0.13]), and area under precision-recall curve (0.84 [SD, 0.09]), and the lowest absolute volume difference (13.3% [SD, 9.1%]). StackGen-Net performance in Dice scores (median = 0.74) did not significantly differ (P = .22) from interobserver (median = 0.73) variability between 2 experienced neuroradiologists. We found no significant difference (P = .15) in white matter hyperintensity lesion volumes from StackGen-Net predictions and ground truth annotations. CONCLUSIONS: A stacked generalization of convolutional neural networks, utilizing multiplanar lesion information using 2.5D spatial context, greatly improved the segmentation performance of StackGen-Net compared with traditional ensemble techniques and some state-of-the-art deep learning models for 3D-FLAIR.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,011
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,280
Écart entre enseignants0,262 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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