Deep Learning–Assisted Burn Wound Diagnosis: Diagnostic Model Development Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Accurate assessment of the percentage total body surface area (%TBSA) of burn wounds is crucial in the management of burn patients. The resuscitation fluid and nutritional needs of burn patients, their need for intensive unit care, and probability of mortality are all directly related to %TBSA. It is difficult to estimate a burn area of irregular shape by inspection. Many articles have reported discrepancies in estimating %TBSA by different doctors. OBJECTIVE: We propose a method, based on deep learning, for burn wound detection, segmentation, and calculation of %TBSA on a pixel-to-pixel basis. METHODS: A 2-step procedure was used to convert burn wound diagnosis into %TBSA. In the first step, images of burn wounds were collected from medical records and labeled by burn surgeons, and the data set was then input into 2 deep learning architectures, U-Net and Mask R-CNN, each configured with 2 different backbones, to segment the burn wounds. In the second step, we collected and labeled images of hands to create another data set, which was also input into U-Net and Mask R-CNN to segment the hands. The %TBSA of burn wounds was then calculated by comparing the pixels of mask areas on images of the burn wound and hand of the same patient according to the rule of hand, which states that one's hand accounts for 0.8% of TBSA. RESULTS: A total of 2591 images of burn wounds were collected and labeled to form the burn wound data set. The data set was randomly split into training, validation, and testing sets in a ratio of 8:1:1. Four hundred images of volar hands were collected and labeled to form the hand data set, which was also split into 3 sets using the same method. For the images of burn wounds, Mask R-CNN with ResNet101 had the best segmentation result with a Dice coefficient (DC) of 0.9496, while U-Net with ResNet101 had a DC of 0.8545. For the hand images, U-Net and Mask R-CNN had similar performance with DC values of 0.9920 and 0.9910, respectively. Lastly, we conducted a test diagnosis in a burn patient. Mask R-CNN with ResNet101 had on average less deviation (0.115% TBSA) from the ground truth than burn surgeons. CONCLUSIONS: This is one of the first studies to diagnose all depths of burn wounds and convert the segmentation results into %TBSA using different deep learning models. We aimed to assist medical staff in estimating burn size more accurately, thereby helping to provide precise care to burn victims.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 tête enseignante, 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 ».