MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4324332281 · doi:10.1016/j.zemedi.2023.01.008

Artificial intelligence-based analysis of whole-body bone scintigraphy: The quest for the optimal deep learning algorithm and comparison with human observer performance

2023· article· de· W4324332281 sur OpenAlexaff
Ghasem Hajianfar, Maziar Sabouri, Yazdan Salimi, Mehdi Amini, Soroush Bagheri, Elnaz Jenabi, Sepideh Hekmat, Mehdi Maghsudi, Zahra Mansouri, Maziar Khateri, Mohammad Hossein Jamshidi, Esmail Jafari, Ahmad Bitarafan‐Rajabi, Majid Assadi, Mehrdad Oveisi, Isaac Shiri, Habib Zaidi

Notice bibliographique

RevueZeitschrift für Medizinische Physik · 2023
Typearticle
Languede
DomaineMedicine
ThématiqueMedical Imaging Techniques and Applications
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesSchweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen ForschungNational Science Foundation
Mots-clésArtificial intelligenceObserver (physics)Computer scienceAlgorithmDeep learningBone scintigraphyMachine learningNuclear medicineMedicinePhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: Whole-body bone scintigraphy (WBS) is one of the most widely used modalities in diagnosing malignant bone diseases during the early stages. However, the procedure is time-consuming and requires vigour and experience. Moreover, interpretation of WBS scans in the early stages of the disorders might be challenging because the patterns often reflect normal appearance that is prone to subjective interpretation. To simplify the gruelling, subjective, and prone-to-error task of interpreting WBS scans, we developed deep learning (DL) models to automate two major analyses, namely (i) classification of scans into normal and abnormal and (ii) discrimination between malignant and non-neoplastic bone diseases, and compared their performance with human observers. MATERIALS AND METHODS: After applying our exclusion criteria on 7188 patients from three different centers, 3772 and 2248 patients were enrolled for the first and second analyses, respectively. Data were split into two parts, including training and testing, while a fraction of training data were considered for validation. Ten different CNN models were applied to single- and dual-view input (posterior and anterior views) modes to find the optimal model for each analysis. In addition, three different methods, including squeeze-and-excitation (SE), spatial pyramid pooling (SPP), and attention-augmented (AA), were used to aggregate the features for dual-view input models. Model performance was reported through area under the receiver operating characteristic (ROC) curve (AUC), accuracy, sensitivity, and specificity and was compared with the DeLong test applied to ROC curves. The test dataset was evaluated by three nuclear medicine physicians (NMPs) with different levels of experience to compare the performance of AI and human observers. RESULTS: DenseNet121_AA (DensNet121, with dual-view input aggregated by AA) and InceptionResNetV2_SPP achieved the highest performance (AUC = 0.72) for the first and second analyses, respectively. Moreover, on average, in the first analysis, Inception V3 and InceptionResNetV2 CNN models and dual-view input with AA aggregating method had superior performance. In addition, in the second analysis, DenseNet121 and InceptionResNetV2 as CNN methods and dual-view input with AA aggregating method achieved the best results. Conversely, the performance of AI models was significantly higher than human observers for the first analysis, whereas their performance was comparable in the second analysis, although the AI model assessed the scans in a drastically lower time. CONCLUSION: Using the models designed in this study, a positive step can be taken toward improving and optimizing WBS interpretation. By training DL models with larger and more diverse cohorts, AI could potentially be used to assist physicians in the assessment of WBS images.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
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 Opus0,050
Tête enseignante GPT0,358
Écart entre enseignants0,307 · 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'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

Citations22
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueZeitschrift für Medizinische PhysikMême sujetMedical Imaging Techniques and ApplicationsTravaux en français237 207