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Enregistrement W4388818696 · doi:10.1016/j.media.2023.103033

An efficient semi-supervised quality control system trained using physics-based MRI-artefact generators and adversarial training

2023· article· en· W4388818696 sur OpenAlexfundno aff
Daniele Ravì, Frederik Barkhof, Daniel C. Alexander, Lemuel Puglisi, Geoff J.M. Parker, Arman Eshaghi

Notice bibliographique

RevueMedical Image Analysis · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueCell Image Analysis Techniques
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiDepartment of Health and Social CareNational Institute for Health and Care ResearchNorthern California Institute for Research and EducationPfizerNovartis Pharmaceuticals CorporationUniversity of Southern CaliforniaMedical Research CouncilBiogenEngineering and Physical Sciences Research CouncilEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbBioClinicaUniversity College London Hospitals NHS Foundation TrustU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Association
Mots-clésArtificial intelligenceComputer scienceSupport vector machineProcess (computing)Set (abstract data type)Machine learningQuality (philosophy)Feature (linguistics)Class (philosophy)Pattern recognition (psychology)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Large medical imaging data sets are becoming increasingly available. A common challenge in these data sets is to ensure that each sample meets minimum quality requirements devoid of significant artefacts. Despite a wide range of existing automatic methods having been developed to identify imperfections and artefacts in medical imaging, they mostly rely on data-hungry methods. In particular, the scarcity of artefact-containing scans available for training has been a major obstacle in the development and implementation of machine learning in clinical research. To tackle this problem, we propose a novel framework having four main components: (1) a set of artefact generators inspired by magnetic resonance physics to corrupt brain MRI scans and augment a training dataset, (2) a set of abstract and engineered features to represent images compactly, (3) a feature selection process that depends on the class of artefact to improve classification performance, and (4) a set of Support Vector Machine (SVM) classifiers trained to identify artefacts. Our novel contributions are threefold: first, we use the novel physics-based artefact generators to generate synthetic brain MRI scans with controlled artefacts as a data augmentation technique. This will avoid the labour-intensive collection and labelling process of scans with rare artefacts. Second, we propose a large pool of abstract and engineered image features developed to identify 9 different artefacts for structural MRI. Finally, we use an artefact-based feature selection block that, for each class of artefacts, finds the set of features that provide the best classification performance. We performed validation experiments on a large data set of scans with artificially-generated artefacts, and in a multiple sclerosis clinical trial where real artefacts were identified by experts, showing that the proposed pipeline outperforms traditional methods. In particular, our data augmentation increases performance by up to 12.5 percentage points on the accuracy, F1, F2, precision and recall. At the same time, the computation cost of our pipeline remains low - less than a second to process a single scan - with the potential for real-time deployment. Our artefact simulators obtained using adversarial learning enable the training of a quality control system for brain MRI that otherwise would have required a much larger number of scans in both supervised and unsupervised settings. We believe that systems for quality control will enable a wide range of high-throughput clinical applications based on the use of automatic image-processing pipelines.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,913
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
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 Opus0,018
Tête enseignante GPT0,318
Écart entre enseignants0,300 · 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'étudeExpérimental (laboratoire)
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'admission1
Résumé présentoui

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