Image based prognosis in head and neck cancer using convolutional neural networks: a case study in reproducibility and optimization
Notice bibliographique
Résumé
In the past decade, there has been a sharp increase in publications describing applications of convolutional neural networks (CNNs) in medical image analysis. However, recent reviews have warned of the lack of reproducibility of most such studies, which has impeded closer examination of the models and, in turn, their implementation in healthcare. On the other hand, the performance of these models is highly dependent on decisions on architecture and image pre-processing. In this work, we assess the reproducibility of three studies that use CNNs for head and neck cancer outcome prediction by attempting to reproduce the published results. In addition, we propose a new network structure and assess the impact of image pre-processing and model selection criteria on performance. We used two publicly available datasets: one with 298 patients for training and validation and another with 137 patients from a different institute for testing. All three studies failed to report elements required to reproduce their results thoroughly, mainly the image pre-processing steps and the random seed. Our model either outperforms or achieves similar performance to the existing models with considerably fewer parameters. We also observed that the pre-processing efforts significantly impact the model's performance and that some model selection criteria may lead to suboptimal models. Although there have been improvements in the reproducibility of deep learning models, our work suggests that wider implementation of reporting standards is required to avoid a reproducibility crisis.
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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 | 0,063 | 0,189 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».