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Enregistrement W4385541911 · doi:10.1371/journal.pone.0289211

Learning from small data: Classifying sex from retinal images via deep learning

2023· article· en· W4385541911 sur OpenAlexafffund
Aaron Berk, Gülcenur Özturan, Parsa Delavari, David Maberley, Özgür Yılmaz, İpek Oruç

Notice bibliographique

RevuePLoS ONE · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRetinal Imaging and Analysis
Établissements canadiensUniversity of OttawaUniversity of British ColumbiaMcGill University
Organismes subventionnairesDivision of Mathematical SciencesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaInstitut de Valorisation des DonnéesPacific Institute for the Mathematical Sciences
Mots-clésArtificial intelligenceComputer scienceFundus (uterus)Convolutional neural networkDeep learningContext (archaeology)CategorizationBinary classificationDomain adaptationMachine learningPattern recognition (psychology)Contextual image classificationSupport vector machineImage (mathematics)MedicineOphthalmology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Deep learning (DL) techniques have seen tremendous interest in medical imaging, particularly in the use of convolutional neural networks (CNNs) for the development of automated diagnostic tools. The facility of its non-invasive acquisition makes retinal fundus imaging particularly amenable to such automated approaches. Recent work in the analysis of fundus images using CNNs relies on access to massive datasets for training and validation, composed of hundreds of thousands of images. However, data residency and data privacy restrictions stymie the applicability of this approach in medical settings where patient confidentiality is a mandate. Here, we showcase results for the performance of DL on small datasets to classify patient sex from fundus images-a trait thought not to be present or quantifiable in fundus images until recently. Specifically, we fine-tune a Resnet-152 model whose last layer has been modified to a fully-connected layer for binary classification. We carried out several experiments to assess performance in the small dataset context using one private (DOVS) and one public (ODIR) data source. Our models, developed using approximately 2500 fundus images, achieved test AUC scores of up to 0.72 (95% CI: [0.67, 0.77]). This corresponds to a mere 25% decrease in performance despite a nearly 1000-fold decrease in the dataset size compared to prior results in the literature. Our results show that binary classification, even with a hard task such as sex categorization from retinal fundus images, is possible with very small datasets. Our domain adaptation results show that models trained with one distribution of images may generalize well to an independent external source, as in the case of models trained on DOVS and tested on ODIR. Our results also show that eliminating poor quality images may hamper training of the CNN due to reducing the already small dataset size even further. Nevertheless, using high quality images may be an important factor as evidenced by superior generalizability of results in the domain adaptation experiments. Finally, our work shows that ensembling is an important tool in maximizing performance of deep CNNs in the context of small development datasets.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
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 enseignants0,726
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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.

Tête enseignante Opus0,128
Tête enseignante GPT0,286
Écart entre enseignants0,158 · 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

Citations12
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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