COVLIAS 2.0-cXAI: Cloud-Based Explainable Deep Learning System for COVID-19 Lesion Localization in Computed Tomography Scans
Notice bibliographique
Résumé
Background: The previous COVID-19 lung diagnosis system lacks both scientific validation and the role of explainable artificial intelligence (AI) for understanding lesion localization. This study presents a cloud-based explainable AI, the “COVLIAS 2.0-cXAI” system using four kinds of class activation maps (CAM) models. Methodology: Our cohort consisted of ~6000 CT slices from two sources (Croatia, 80 COVID-19 patients and Italy, 15 control patients). COVLIAS 2.0-cXAI design consisted of three stages: (i) automated lung segmentation using hybrid deep learning ResNet-UNet model by automatic adjustment of Hounsfield units, hyperparameter optimization, and parallel and distributed training, (ii) classification using three kinds of DenseNet (DN) models (DN-121, DN-169, DN-201), and (iii) validation using four kinds of CAM visualization techniques: gradient-weighted class activation mapping (Grad-CAM), Grad-CAM++, score-weighted CAM (Score-CAM), and FasterScore-CAM. The COVLIAS 2.0-cXAI was validated by three trained senior radiologists for its stability and reliability. The Friedman test was also performed on the scores of the three radiologists. Results: The ResNet-UNet segmentation model resulted in dice similarity of 0.96, Jaccard index of 0.93, a correlation coefficient of 0.99, with a figure-of-merit of 95.99%, while the classifier accuracies for the three DN nets (DN-121, DN-169, and DN-201) were 98%, 98%, and 99% with a loss of ~0.003, ~0.0025, and ~0.002 using 50 epochs, respectively. The mean AUC for all three DN models was 0.99 (p < 0.0001). The COVLIAS 2.0-cXAI showed 80% scans for mean alignment index (MAI) between heatmaps and gold standard, a score of four out of five, establishing the system for clinical settings. Conclusions: The COVLIAS 2.0-cXAI successfully showed a cloud-based explainable AI system for lesion localization in lung CT scans.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».