Multiple-Inputs Convolutional Neural Network for COVID-19 Classification and Critical Region Screening From Chest X-ray Radiographs: Model Development and Performance Evaluation
Pourquoi ce travail est dans la base
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Notice bibliographique
Résumé
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.
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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 | 0,001 | 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 découle