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Enregistrement W4280516831 · doi:10.2196/37365

Combating COVID-19 Using Generative Adversarial Networks and Artificial Intelligence for Medical Images: Scoping Review

2022· article· en· W4280516831 sur OpenAlexvenueno aff
Hazrat Ali, Zubair Shah

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCOVID-19 diagnosis using AI
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCoronavirus disease 2019 (COVID-19)Generative grammarAdversarial systemArtificial intelligenceComputer scienceScarcity2019-20 coronavirus outbreakSevere acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)Computed tomographyMachine learningRadiologyMedicinePathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Research on the diagnosis of COVID-19 using lung images is limited by the scarcity of imaging data. Generative adversarial networks (GANs) are popular for synthesis and data augmentation. GANs have been explored for data augmentation to enhance the performance of artificial intelligence (AI) methods for the diagnosis of COVID-19 within lung computed tomography (CT) and X-ray images. However, the role of GANs in overcoming data scarcity for COVID-19 is not well understood. OBJECTIVE: This review presents a comprehensive study on the role of GANs in addressing the challenges related to COVID-19 data scarcity and diagnosis. It is the first review that summarizes different GAN methods and lung imaging data sets for COVID-19. It attempts to answer the questions related to applications of GANs, popular GAN architectures, frequently used image modalities, and the availability of source code. METHODS: A search was conducted on 5 databases, namely PubMed, IEEEXplore, Association for Computing Machinery (ACM) Digital Library, Scopus, and Google Scholar. The search was conducted from October 11-13, 2021. The search was conducted using intervention keywords, such as "generative adversarial networks" and "GANs," and application keywords, such as "COVID-19" and "coronavirus." The review was performed following the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses Extension for Scoping Reviews (PRISMA-ScR) guidelines for systematic and scoping reviews. Only those studies were included that reported GAN-based methods for analyzing chest X-ray images, chest CT images, and chest ultrasound images. Any studies that used deep learning methods but did not use GANs were excluded. No restrictions were imposed on the country of publication, study design, or outcomes. Only those studies that were in English and were published from 2020 to 2022 were included. No studies before 2020 were included. RESULTS: This review included 57 full-text studies that reported the use of GANs for different applications in COVID-19 lung imaging data. Most of the studies (n=42, 74%) used GANs for data augmentation to enhance the performance of AI techniques for COVID-19 diagnosis. Other popular applications of GANs were segmentation of lungs and superresolution of lung images. The cycleGAN and the conditional GAN were the most commonly used architectures, used in 9 studies each. In addition, 29 (51%) studies used chest X-ray images, while 21 (37%) studies used CT images for the training of GANs. For the majority of the studies (n=47, 82%), the experiments were conducted and results were reported using publicly available data. A secondary evaluation of the results by radiologists/clinicians was reported by only 2 (4%) studies. CONCLUSIONS: Studies have shown that GANs have great potential to address the data scarcity challenge for lung images in COVID-19. Data synthesized with GANs have been helpful to improve the training of the convolutional neural network (CNN) models trained for the diagnosis of COVID-19. In addition, GANs have also contributed to enhancing the CNNs' performance through the superresolution of the images and segmentation. This review also identified key limitations of the potential transformation of GAN-based methods in clinical applications.

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)0,009
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,049
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Revue systématique · Signal consensuel: Revue systématique
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,047

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0090,049
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0040,007
Bibliométrie0,0060,004
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0030,003
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0030,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,001

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 Opus0,095
Tête enseignante GPT0,437
Écart entre enseignants0,341 · 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'étudeRevue systématique
Domainenon disponible
GenreSynthèse

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

En bref

Citations24
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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