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Enregistrement W4224144163 · doi:10.1038/s41598-022-09356-w

Tracking and predicting COVID-19 radiological trajectory on chest X-rays using deep learning

2022· article· en· W4224144163 sur OpenAlexafffund
Daniel Gourdeau, Olivier Potvin, Patrick Archambault, Carl Chartrand‐Lefebvre, Louis Dieumegarde, Reza Forghani, Christian Gagné, Alexandre Hains, David Hornstein, Huy Le, Simon Lemieux, Marie‐Hélène Lévesque, Diego R. Martín, Lorne Rosenbloom, An Tang, Fabrizio Vecchio, Issac Yang, Nathalie Duchesne, Simon Duchesne

Notice bibliographique

RevueScientific Reports · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCOVID-19 diagnosis using AI
Établissements canadiensMcGill UniversityUniversité de MontréalUniversité Laval
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaRéseau en Bio-Imagerie du Quebec
Mots-clésRadiological weaponMedicinePleural effusionCoronavirus disease 2019 (COVID-19)Artificial intelligenceReceiver operating characteristicDeep learningRadiologyPneumoniaRadiographyMachine learningComputer scienceDiseaseInternal medicineInfectious disease (medical specialty)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Radiological findings on chest X-ray (CXR) have shown to be essential for the proper management of COVID-19 patients as the maximum severity over the course of the disease is closely linked to the outcome. As such, evaluation of future severity from current CXR would be highly desirable. We trained a repurposed deep learning algorithm on the CheXnet open dataset (224,316 chest X-ray images of 65,240 unique patients) to extract features that mapped to radiological labels. We collected CXRs of COVID-19-positive patients from an open-source dataset (COVID-19 image data collection) and from a multi-institutional local ICU dataset. The data was grouped into pairs of sequential CXRs and were categorized into three categories: 'Worse', 'Stable', or 'Improved' on the basis of radiological evolution ascertained from images and reports. Classical machine-learning algorithms were trained on the deep learning extracted features to perform immediate severity evaluation and prediction of future radiological trajectory. Receiver operating characteristic analyses and Mann-Whitney tests were performed. Deep learning predictions between "Worse" and "Improved" outcome categories and for severity stratification were significantly different for three radiological signs and one diagnostic ('Consolidation', 'Lung Lesion', 'Pleural effusion' and 'Pneumonia'; all P < 0.05). Features from the first CXR of each pair could correctly predict the outcome category between 'Worse' and 'Improved' cases with a 0.81 (0.74-0.83 95% CI) AUC in the open-access dataset and with a 0.66 (0.67-0.64 95% CI) AUC in the ICU dataset. Features extracted from the CXR could predict disease severity with a 52.3% accuracy in a 4-way classification. Severity evaluation trained on the COVID-19 image data collection had good out-of-distribution generalization when testing on the local dataset, with 81.6% of intubated ICU patients being classified as critically ill, and the predicted severity was correlated with the clinical outcome with a 0.639 AUC. CXR deep learning features show promise for classifying disease severity and trajectory. Once validated in studies incorporating clinical data and with larger sample sizes, this information may be considered to inform triage decisions.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesÉtudes des sciences et des technologies
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,774
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0020,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,070
Tête enseignante GPT0,334
Écart entre enseignants0,264 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSans objet
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

Citations19
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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