Using a Convolutional Neural Network and Convolutional Long Short-term Memory to Automatically Detect Aneurysms on 2D Digital Subtraction Angiography Images: Framework Development and Validation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: It is hard to distinguish cerebral aneurysms from overlapping vessels in 2D digital subtraction angiography (DSA) images due to these images' lack of spatial information. OBJECTIVE: The aims of this study were to (1) construct a deep learning diagnostic system to improve the ability to detect posterior communicating artery aneurysms on 2D DSA images and (2) validate the efficiency of the deep learning diagnostic system in 2D DSA aneurysm detection. METHODS: We proposed a 2-stage detection system. First, we established the region localization stage to automatically locate specific detection regions of raw 2D DSA sequences. Second, in the intracranial aneurysm detection stage, we constructed a bi-input+RetinaNet+convolutional long short-term memory (C-LSTM) framework to compare its performance for aneurysm detection with that of 3 existing frameworks. Each of the frameworks had a 5-fold cross-validation scheme. The receiver operating characteristic curve, the area under the curve (AUC) value, mean average precision, sensitivity, specificity, and accuracy were used to assess the abilities of different frameworks. RESULTS: A total of 255 patients with posterior communicating artery aneurysms and 20 patients without aneurysms were included in this study. The best AUC values of the RetinaNet, RetinaNet+C-LSTM, bi-input+RetinaNet, and bi-input+RetinaNet+C-LSTM frameworks were 0.95, 0.96, 0.92, and 0.97, respectively. The mean sensitivities of the RetinaNet, RetinaNet+C-LSTM, bi-input+RetinaNet, and bi-input+RetinaNet+C-LSTM frameworks and human experts were 89% (range 67.02%-98.43%), 88% (range 65.76%-98.06%), 87% (range 64.53%-97.66%), 89% (range 67.02%-98.43%), and 90% (range 68.30%-98.77%), respectively. The mean specificities of the RetinaNet, RetinaNet+C-LSTM, bi-input+RetinaNet, and bi-input+RetinaNet+C-LSTM frameworks and human experts were 80% (range 56.34%-94.27%), 89% (range 67.02%-98.43%), 86% (range 63.31%-97.24%), 93% (range 72.30%-99.56%), and 90% (range 68.30%-98.77%), respectively. The mean accuracies of the RetinaNet, RetinaNet+C-LSTM, bi-input+RetinaNet, and bi-input+RetinaNet+C-LSTM frameworks and human experts were 84.50% (range 69.57%-93.97%), 88.50% (range 74.44%-96.39%), 86.50% (range 71.97%-95.22%), 91% (range 77.63%-97.72%), and 90% (range 76.34%-97.21%), respectively. CONCLUSIONS: According to our results, more spatial and temporal information can help improve the performance of the frameworks. Therefore, the bi-input+RetinaNet+C-LSTM framework had the best performance when compared to that of the other frameworks. Our study demonstrates that our system can assist physicians in detecting intracranial aneurysms on 2D DSA images.
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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 | 0,000 | 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 | 0,001 | 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 ».