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Enregistrement W4212846230 · doi:10.1093/jcag/gwab049.120

A121 QUANTIFYING INTER-OBSERVER VARIABILITY IN THE SEGMENTATION OF RECTAL TUMORS IN ENDOSCOPY IMAGES AND ITS EFFECTS ON DEEP LEARNING

2022· article· en· W4212846230 sur OpenAlexaff
Luca L. Weishaupt, T. Vuong, A Thibodeau-Antonacci, Aurélie Garant, Kelita Singh, Corey Miller, André‐Guy Martin, Shirin A. Enger

Notice bibliographique

RevueJournal of the Canadian Association of Gastroenterology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensUniversité LavalJewish General HospitalMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial intelligenceDeep learningSegmentationGround truthComputer scienceMedical diagnosisEndoscopyImage segmentationObserver (physics)Pattern recognition (psychology)MedicineRadiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background Tumor delineation in endoscopy images is a crucial part of clinical diagnoses and treatment planning for rectal cancer patients. However, it is challenging to detect and adequately determine the size of tumors in these images, especially for inexperienced clinicians. This motivates the need for a standardized, automated segmentation method. While deep learning has proven to be a powerful tool for medical image segmentation, it requires a large quantity of high-quality annotated training data. Since the annotation of endoscopy images is prone to high inter-observer variability, creating a robust unbiased deep learning model for this task is challenging. Aims To quantify the inter-observer variability in the manual segmentation of tumors in endoscopy images of rectal cancer patients and investigate an automated approach using deep learning. Methods Three gastrointestinal physicians and radiation oncologists (G1, G2, and G3) segmented 2833 endoscopy images into tumor and non-tumor regions. The whole image classifications and the pixelwise classifications into tumor and non-tumor were compared to quantify the inter-observer variability. Each manual annotator is from a different institution. Three different deep learning architectures (FCN32, U-Net, and SegNet) were trained on the binary contours created by G2. This naive approach investigates the effectiveness of neglecting any information about the uncertainty associated with the task of tumor delineation. Finally, segmentations from G2 and the deep learning models’ predictions were compared against ground truth labels from G1 and G3, and accuracy, sensitivity, specificity, precision, and F1 scores were computed for images where both segmentations contained tumors. Results The deep-learning segmentation took less than 1 second, while manual segmentation took approximately 10 seconds per image. There was significant inter-observer variability for the whole-image classifications made by the manual annotators (Figure 1A). The segmentation scores achieved by the deep learning models (SegNet F1:0.80±0.08) were comparable to the inter-observer variability for the pixel-wise image classification (Figure 1B). Conclusions The large inter-observer variability observed in this study indicates a need for an automated segmentation tool for tumors in endoscopy images of rectal cancer patients. While deep learning models trained on a single observer’s labels can segment tumors with an accuracy similar to the inter-observer variability, these models do not accurately reflect the intrinsic uncertainty associated with tumor delineation. In our ongoing studies, we investigate training a model with all observers’ contours to reflect the uncertainty associated with the tumor segmentations. Funding Agencies CIHRNSERC

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)0,010
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,056
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: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,055

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0100,056
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
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 Opus0,009
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,258 · 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations1
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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