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Enregistrement W3195946117 · doi:10.1002/mp.15181

Fully automated detection of prostate transition zone tumors on T2‐weighted and apparent diffusion coefficient (ADC) map MR images using U‐Net ensemble

2021· article· en· W3195946117 sur OpenAlexafffund
Timothy C. Wong, Nicola Schieda, Paul Sathiadoss, Mohammad Haroon, Jorge Abreu‐Gomez, Eranga Ukwatta

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueProstate Cancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensUniversity of TorontoUniversity of OttawaUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésEffective diffusion coefficientReceiver operating characteristicArtificial intelligenceMagnetic resonance imagingDiffusion MRIProstate cancerNuclear medicineComputer sciencePrincipal component analysisSegmentationPattern recognition (psychology)ProstateMedicineMathematicsRadiologyCancerMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: Accurate detection of transition zone (TZ) prostate cancer (PCa) on magnetic resonance imaging (MRI) remains challenging using clinical subjective assessment due to overlap between PCa and benign prostatic hyperplasia (BPH). The objective of this paper is to describe a deep-learning-based framework for fully automated detection of PCa in the TZ using T2-weighted (T2W) and apparent diffusion coefficient (ADC) map MR images. METHOD: This was a single-center IRB-approved cross-sectional study of men undergoing 3T MRI on two systems. The dataset consisted of 196 patients (103 with and 93 without clinically significant [Grade Group 2 or higher] TZ PCa) to train and test our proposed methodology, with an additional 168 patients with peripheral zone PCa used only for training. We proposed an ensemble of classifiers in which multiple U-Net-based models are designed for prediction of TZ PCa location on ADC map MR images, with initial automated segmentation of the prostate to guide detection. We compared accuracy of ADC alone to T2W and combined ADC+T2W MRI for input images, and investigated improvements using ensembles over their constituent models with different methods of diversity in individual models by hyperparameter configuration, loss function and model architecture. RESULTS: Our developed algorithm reported sensitivity and precision of 0.829 and 0.617 in 56 test cases containing 31 instances of TZ PCa and in 25 patients without clinically significant TZ tumors. Patient-wise classification accuracy had an area under receiver operator characteristic curve (AUROC) of 0.974. Single U-Net models using ADC alone (sensitivity 0.829, precision 0.534) outperformed assessment using T2W (sensitivity 0.086, precision 0.081) and assessment using combined ADC+T2W (sensitivity 0.687, precision 0.489). While the ensemble of U-Nets with varying hyperparameters demonstrated the highest performance, all ensembles improved PCa detection compared to individual models, with sensitivities and precisions close to the collective best of constituent models. CONCLUSION: We describe a deep-learning-based method for fully automated TZ PCa detection using ADC map MR images that outperformed assessment by T2W and ADC+T2W.

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)0,002
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 enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
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 savante0,0010,001
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 Opus0,012
Tête enseignante GPT0,263
Écart entre enseignants0,251 · 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

Citations13
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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