DECT-CLUST: Dual-Energy CT Image Clustering and Application to Head and Neck Squamous Cell Carcinoma Segmentation
Notice bibliographique
Résumé
Dual-energy computed tomography (DECT) is an advanced CT computed tomography scanning technique enabling material characterization not possible with conventional CT scans. It allows the reconstruction of energy decay curves at each 3D image voxel, representing varied image attenuation at different effective scanning energy levels. In this paper, we develop novel unsupervised learning techniques based on mixture models and functional data analysis models to the clustering of DECT images. We design functional mixture models that integrate spatial image context in mixture weights, with mixture component densities being constructed upon the DECT energy decay curves as functional observations. We develop dedicated expectation-maximization algorithms for the maximum likelihood estimation of the model parameters. To our knowledge, this is the first article to develop statistical functional data analysis and model-based clustering techniques to take advantage of the full spectral information provided by DECT. We evaluate the application of DECT to head and neck squamous cell carcinoma. Current image-based evaluation of these tumors in clinical practice is largely qualitative, based on a visual assessment of tumor anatomic extent and basic one- or two-dimensional tumor size measurements. We evaluate our methods on 91 head and neck cancer DECT scans and compare our unsupervised clustering results to tumor contours traced manually by radiologists, as well as to several baseline algorithms. Given the inter-rater variability even among experts at delineating head and neck tumors, and given the potential importance of tissue reactions surrounding the tumor itself, our proposed methodology has the potential to add value in downstream machine learning applications for clinical outcome prediction based on DECT data in head and neck cancer.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».