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Enregistrement W4293432393 · doi:10.2196/36660

Multiple-Inputs Convolutional Neural Network for COVID-19 Classification and Critical Region Screening From Chest X-ray Radiographs: Model Development and Performance Evaluation

2022· article· en· W4293432393 sur OpenAlexaffvenue
Zhongqiang Li, Zheng Li, Luke Yao, Qing Chen, Jian Zhang, Xin Li, Ji‐Ming Feng, Yanping Li, Jian Xu

Notice bibliographique

RevueJMIR Bioinformatics and Biotechnology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCOVID-19 diagnosis using AI
Établissements canadiensUniversity of Saskatchewan
Organismes subventionnairesNational Institute on Alcohol Abuse and AlcoholismNational Institutes of HealthLouisiana State UniversityNational Science Foundation
Mots-clésConvolutional neural networkComputer scienceCoronavirus disease 2019 (COVID-19)WorkloadArtificial intelligenceRadiographyPattern recognition (psychology)Region of interestMedicineRadiologyPathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: The COVID-19 pandemic is becoming one of the largest, unprecedented health crises, and chest X-ray radiography (CXR) plays a vital role in diagnosing COVID-19. However, extracting and finding useful image features from CXRs demand a heavy workload for radiologists. Objective: The aim of this study was to design a novel multiple-inputs (MI) convolutional neural network (CNN) for the classification of COVID-19 and extraction of critical regions from CXRs. We also investigated the effect of the number of inputs on the performance of our new MI-CNN model. Methods: A total of 6205 CXR images (including 3021 COVID-19 CXRs and 3184 normal CXRs) were used to test our MI-CNN models. CXRs could be evenly segmented into different numbers (2, 4, and 16) of individual regions. Each region could individually serve as one of the MI-CNN inputs. The CNN features of these MI-CNN inputs would then be fused for COVID-19 classification. More importantly, the contributions of each CXR region could be evaluated through assessing the number of images that were accurately classified by their corresponding regions in the testing data sets. Results: In both the whole-image and left- and right-lung region of interest (LR-ROI) data sets, MI-CNNs demonstrated good efficiency for COVID-19 classification. In particular, MI-CNNs with more inputs (2-, 4-, and 16-input MI-CNNs) had better efficiency in recognizing COVID-19 CXRs than the 1-input CNN. Compared to the whole-image data sets, the efficiency of LR-ROI data sets showed approximately 4% lower accuracy, sensitivity, specificity, and precision (over 91%). In considering the contributions of each region, one of the possible reasons for this reduced performance was that nonlung regions (eg, region 16) provided false-positive contributions to COVID-19 classification. The MI-CNN with the LR-ROI data set could provide a more accurate evaluation of the contribution of each region and COVID-19 classification. Additionally, the right-lung regions had higher contributions to the classification of COVID-19 CXRs, whereas the left-lung regions had higher contributions to identifying normal CXRs. Conclusions: Overall, MI-CNNs could achieve higher accuracy with an increasing number of inputs (eg, 16-input MI-CNN). This approach could assist radiologists in identifying COVID-19 CXRs and in screening the critical regions related to COVID-19 classifications.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,028
Score d'incertitude au seuil0,055

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
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 Opus0,084
Tête enseignante GPT0,336
Écart entre enseignants0,252 · 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

Citations4
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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