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Enregistrement W4388479011 · doi:10.1145/3608164.3608167

Patch-based deep learning models for breast mammographic mass classification

2023· article· en· W4388479011 sur OpenAlexafffund
Wentao Xie, Qian Liu, Yongye Su, Yi Yan, Shujun Huang, Qin Kuang, Pingzhao Hu

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAI in cancer detection
Établissements canadiensCancerCare ManitobaUniversity of WinnipegWestern UniversityUniversity of Manitoba
Organismes subventionnairesCancerCare Manitoba Foundation
Mots-clésInterpretabilityMammographyArtificial intelligenceBreast cancerComputer scienceMachine learningDeep learningBreast imagingIdentification (biology)Breast cancer screeningPattern recognition (psychology)MedicineCancerInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Breast cancer is one of the greatest health threats to women worldwide. Mammography is an effective and inexpensive tool for breast cancer early detection. Mammography-based breast cancer screening requires a lot of manpower from professional experts. Thus, computer-aided diagnosis tools, especially accurate classifiers which can distinguish the breast masses from the background tissues, are needed. However, since the sample size of publicly available mammography data sets is relatively small, the performance of the published breast mass identification models was not great, and the models were not well-embraced by clinical practice due to their low interpretability. Methods: In this work, using two independent and well-known mammography data sets, the CBIS-DDSM and the INbreast, we proposed a novel patch generation method for data augmentation and negative case generation. We implemented two successful deep learning models, the ResNet and the ViT, to classify the generated mass and non-mass patches. We also proposed to apply the patch-level model to the full-view mammogram screening in a sliding window manner and visualize/interpret the prediction results using a heatmap so that the clinic practice could potentially benefit from the well-trained model. Result: For the CBIS-DDSM dataset, we compared the performance of the ResNet and the ViT with and without data augmentation. The F1 score is 0.91, 0.86, 0.85, and 0.70, respectively. We also evaluated our models using other metrices such as accuracy, precision, recall, and ROC curve. The results show that the ResNet model outperforms the ViT model. And the data augmentation improves the overall performance of the models. The similar conclusions are further supported using the independent INbreast data. Furthermore, we also explored to use probability-based heatmaps to visualize the potential mass regions in mammogram images. Conclusion: The study shows that our patch-level data augmentation is effective in improving the classification performance of the deep learning models. The comparable performance on the CBIS-DDSM data and the independent INbreast data demonstrates the generalizability of our methods. The proposed heatmap visualization tool increases the interpretability of our results and could be a potential approach for clinic utilization.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,049
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,209 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations2
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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