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Enregistrement W4307518795 · doi:10.21203/rs.3.rs-2155838/v1

Deep Learning Based Diagnostic Quality Assessment of Choroidal OCT Features with Expert-Evaluated Explainability

2022· preprint· en· W4307518795 sur OpenAlexaff
Surya Prakash Koidala, Shanmukh Reddy Manne, Kalah Ozimba, Sarforaz Bin Bashar, Nasar Ibrahim Mohammed, Amrish Selvam, José‐Alain Sahel, Jay Chhablani, Soumya Jana, Kiran Kumar Vupparaboina

Notice bibliographique

RevueResearch Square · 2022
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRetinal Imaging and Analysis
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNational Institutes of HealthDepartment of Biotechnology, Ministry of Science and Technology, IndiaResearch to Prevent BlindnessEye and Ear Foundation of Pittsburgh
Mots-clésChoroidMacular degenerationOptical coherence tomographyArtificial intelligenceDeep learningImage qualityComputer scienceSerous fluidGrading (engineering)MedicineOphthalmologyOptometryPathologyImage (mathematics)RetinaPsychologyNeuroscience

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Various vision-threatening eye diseases including age-related macular degeneration (AMD) and central serous chorioretinopathy(CSCR) are caused due to the dysfunctions manifested in the highly vascular choroid layer of the posterior segment of the eye.In the current clinical practice, screening choroidal structural changes is widely based on optical coherence tomography (OCT)images. Accordingly, to assist clinicians, several automated choroidal biomarker detection methods using OCT images aredeveloped. However, the performance of these algorithms is largely constrained by the quality of the OCT scan. Consequently,determining the quality of choroidal features in OCT scans is significant in building standardized quantification tools and henceconstitutes our main objective. This study includes a dataset of 1593 good and 2581 bad quality Spectralis OCT images gradedby an expert. Noting the efficacy of deep-learning (DL) in medical image analysis, we propose to train three state-of-the-artDL models: ResNet18, EfficientNet-B0 and EfficientNet-B3 to detect the quality of OCT images. The choice of these modelswas inspired by their ability to preserve the salient features across all the layers without information loss. To evaluate theattention of DL models on the choroid, we introduced color transparency maps (CTMs) based on GradCAM explanations.Further, we proposed two subjective grading scores: overall choroid coverage (OCC) and choroid coverage in the visibleregion(CCVR) based on CTMs to objectively correlate visual explanations vis-à-vis DL model attentions. We observed that theaverage accuracy and F-scores for the three DL models are greater than 96%. Further, the OCC and CCVR scores achievedfor the three DL models under consideration substantiate that they mostly focus on the choroid layer in making the decision. Inparticular, of the three DL models, EfficientNet-B3 is in close agreement with the clinician’s inference. The proposed DL-basedframework demonstrated high detection accuracy as well as attention on the choroid layer, where EfficientNet-B3 reportedsuperior performance. Our work assumes significance in bench-marking the automated choroid biomarker detection tools andfacilitating high-throughput screening. Further, the methods proposed in this work can be adopted for evaluating the attentionof DL-based approaches developed for other region-specific quality assessment tasks.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,008
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche, Méta-épidémiologie (sens strict), Intégrité de la recherche, Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,019
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0080,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0000,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,101
Tête enseignante GPT0,503
Écart entre enseignants0,402 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeObservationnel
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

Citations0
Publié2022
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Résumé présentoui

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