Patch-based deep learning models for breast mammographic mass classification
Notice bibliographique
Résumé
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.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».