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Enregistrement W4294349358 · doi:10.2196/39143

Improving Skin Color Diversity in Cancer Detection: Deep Learning Approach

2022· article· en· W4294349358 sur OpenAlexafffundvenue
Eman Rezk, Mohamed Eltorki, Wael El‐Dakhakhni

Notice bibliographique

RevueJMIR Dermatology · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCutaneous Melanoma Detection and Management
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésSkin cancerDeep learningConvolutional neural networkArtificial intelligenceDermatologyMedicineSkin colorSkin lesionComputer scienceCancerInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: The lack of dark skin images in pathologic skin lesions in dermatology resources hinders the accurate diagnosis of skin lesions in people of color. Artificial intelligence applications have further disadvantaged people of color because those applications are mainly trained with light skin color images. OBJECTIVE: The aim of this study is to develop a deep learning approach that generates realistic images of darker skin colors to improve dermatology data diversity for various malignant and benign lesions. METHODS: We collected skin clinical images for common malignant and benign skin conditions from DermNet NZ, the International Skin Imaging Collaboration, and Dermatology Atlas. Two deep learning methods, style transfer (ST) and deep blending (DB), were utilized to generate images with darker skin colors using the lighter skin images. The generated images were evaluated quantitively and qualitatively. Furthermore, a convolutional neural network (CNN) was trained using the generated images to assess the latter's effect on skin lesion classification accuracy. RESULTS: Image quality assessment showed that the ST method outperformed DB, as the former achieved a lower loss of realism score of 0.23 (95% CI 0.19-0.27) compared to 0.63 (95% CI 0.59-0.67) for the DB method. In addition, ST achieved a higher disease presentation with a similarity score of 0.44 (95% CI 0.40-0.49) compared to 0.17 (95% CI 0.14-0.21) for the DB method. The qualitative assessment completed on masked participants indicated that ST-generated images exhibited high realism, whereby 62.2% (1511/2430) of the votes for the generated images were classified as real. Eight dermatologists correctly diagnosed the lesions in the generated images with an average rate of 0.75 (360 correct diagnoses out of 480) for several malignant and benign lesions. Finally, the classification accuracy and the area under the curve (AUC) of the model when considering the generated images were 0.76 (95% CI 0.72-0.79) and 0.72 (95% CI 0.67-0.77), respectively, compared to the accuracy of 0.56 (95% CI 0.52-0.60) and AUC of 0.63 (95% CI 0.58-0.68) for the model without considering the generated images. CONCLUSIONS: Deep learning approaches can generate realistic skin lesion images that improve the skin color diversity of dermatology atlases. The diversified image bank, utilized herein to train a CNN, demonstrates the potential of developing generalizable artificial intelligence skin cancer diagnosis applications. INTERNATIONAL REGISTERED REPORT IDENTIFIER (IRRID): RR2-10.2196/34896.

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: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
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 Opus0,016
Tête enseignante GPT0,256
Écart entre enseignants0,240 · 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

Citations57
Publié2022
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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