Segmentation stability of human head and neck cancer medical images for radiotherapy applications under de-identification conditions: benchmarking data sharing and artificial intelligence use-cases
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Demand for head and neck cancer (HNC) radiotherapy data in algorithmic development has prompted increased image dataset sharing. Medical images must comply with data protection requirements so that re-use is enabled without disclosing patient identifiers. Defacing, i.e., the removal of facial features from images, is often considered a reasonable compromise between data protection and re-usability for neuroimaging data. While defacing tools have been developed by the neuroimaging community, their acceptability for radiotherapy applications have not been explored. Therefore, this study systematically investigated the impact of available defacing algorithms on HNC organs at risk (OARs). Methods A publicly available dataset of magnetic resonance imaging scans for 55 HNC patients with eight segmented OARs (bilateral submandibular glands, parotid glands, level II neck lymph nodes, level III neck lymph nodes) was utilized. Eight publicly available defacing algorithms were investigated: afni_refacer, DeepDefacer, defacer, fsl_deface, mask_face, mri_deface, pydeface, and quickshear. Using a subset of scans where defacing succeeded (N=29), a 5-fold cross-validation 3D U-net based OAR auto-segmentation model was utilized to perform two main experiments: 1.) comparing original and defaced data for training when evaluated on original data; 2.) using original data for training and comparing the model evaluation on original and defaced data. Models were primarily assessed using the Dice similarity coefficient (DSC). Results Most defacing methods were unable to produce any usable images for evaluation, while mask_face, fsl_deface, and pydeface were unable to remove the face for 29%, 18%, and 24% of subjects, respectively. When using the original data for evaluation, the composite OAR DSC was statistically higher (p ≤ 0.05) for the model trained with the original data with a DSC of 0.760 compared to the mask_face, fsl_deface, and pydeface models with DSCs of 0.742, 0.736, and 0.449, respectively. Moreover, the model trained with original data had decreased performance (p ≤ 0.05) when evaluated on the defaced data with DSCs of 0.673, 0.693, and 0.406 for mask_face, fsl_deface, and pydeface, respectively. Conclusion Defacing algorithms may have a significant impact on HNC OAR auto-segmentation model training and testing. This work highlights the need for further development of HNC-specific image anonymization methods.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 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 ».