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Enregistrement W4379600289 · doi:10.1007/s00330-023-09769-9

Using deep learning–derived image features in radiologic time series to make personalised predictions: proof of concept in colonic transit data

2023· article· en· W4379600289 sur OpenAlexfundno aff
Brendan S. Kelly, Prateek Mathur, Jan Plesniar, Aonghus Lawlor, Ronan P. Killeen

Notice bibliographique

RevueEuropean Radiology · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueColorectal Cancer Screening and Detection
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesUniversity College DublinScience Foundation IrelandIrish Research eLibraryHealth Research BoardWellcome TrustHealth Service ExecutiveRoyal College of Surgeons in IrelandCanadian Institute for Theoretical Astrophysics
Mots-clésFeature (linguistics)Artificial intelligencePattern recognition (psychology)Series (stratigraphy)MedicineComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

OBJECTIVES: Siamese neural networks (SNN) were used to classify the presence of radiopaque beads as part of a colonic transit time study (CTS). The SNN output was then used as a feature in a time series model to predict progression through a CTS. METHODS: This retrospective study included all patients undergoing a CTS in a single institution from 2010 to 2020. Data were partitioned in an 80/20 Train/Test split. Deep learning models based on a SNN architecture were trained and tested to classify images according to the presence, absence, and number of radiopaque beads and to output the Euclidean distance between the feature representations of the input images. Time series models were used to predict the total duration of the study. RESULTS: In total, 568 images of 229 patients (143, 62% female, mean age 57) patients were included. For the classification of the presence of beads, the best performing model (Siamese DenseNET trained with a contrastive loss with unfrozen weights) achieved an accuracy, precision, and recall of 0.988, 0.986, and 1. A Gaussian process regressor (GPR) trained on the outputs of the SNN outperformed both GPR using only the number of beads and basic statistical exponential curve fitting with MAE of 0.9 days compared to 2.3 and 6.3 days (p < 0.05) respectively. CONCLUSIONS: SNNs perform well at the identification of radiopaque beads in CTS. For time series prediction our methods were superior at identifying progression through the time series compared to statistical models, enabling more accurate personalised predictions. CLINICAL RELEVANCE STATEMENT: Our radiologic time series model has potential clinical application in use cases where change assessment is critical (e.g. nodule surveillance, cancer treatment response, and screening programmes) by quantifying change and using it to make more personalised predictions. KEY POINTS: • Time series methods have improved but application to radiology lags behind computer vision. Colonic transit studies are a simple radiologic time series measuring function through serial radiographs. • We successfully employed a Siamese neural network (SNN) to compare between radiographs at different points in time and then used the output of SNN as a feature in a Gaussian process regression model to predict progression through the time series. • This novel use of features derived from a neural network on medical imaging data to predict progression has potential clinical application in more complex use cases where change assessment is critical such as in oncologic imaging, monitoring for treatment response, and screening programmes.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut 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 enseignants0,875
Score d'incertitude au seuil0,559

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,042
Tête enseignante GPT0,295
Écart entre enseignants0,254 · 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.

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

Citations4
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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