Accurate and robust auto‐segmentation of head and neck organ‐at‐risks based on a novel CNN fine‐tuning workflow
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: Obvious inconsistencies in auto-segmentations exist among various AI software. In this study, we have developed a novel convolutional neural network (CNN) fine-tuning workflow to achieve precise and robust localized segmentation. METHODS: The datasets include Hubei Cancer Hospital dataset, Cetuximab Head and Neck Public Dataset, and Québec Public Dataset. Seven organs-at-risks (OARs), including brain stem, left parotid gland, esophagus, left optic nerve, optic chiasm, mandible, and pharyngeal constrictor, were selected. The auto-segmentation results from four commercial AI software were first compared with the manual delineations. Then a new multi-scale lightweight residual CNN model with an attention module (named as HN-Net) was trained and tested on 40 samples and 10 samples from Hubei Cancer Hospital, respectively. To enhance the network's accuracy and generalization ability, the fine-tuning workflow utilized an uncertainty estimation method for automatic selection of candidate samples of worthiness from Cetuximab Head and Neck Public Dataset for further training. The segmentation performances were evaluated on the Hubei Cancer Hospital dataset and/or the entire Québec Public Dataset. RESULTS: A maximum difference of 0.13 and 0.7 mm in average Dice value and Hausdorff distance value for the seven OARs were observed by four AI software. The proposed HN-Net achieved an average Dice value of 0.14 higher than that of the AI software, and it also outperformed other popular CNN models (HN-Net: 0.79, U-Net: 0.78, U-Net++: 0.78, U-Net-Multi-scale: 0.77, AI software: 0.65). Additionally, the HN-Net fine-tuning workflow by using the local datasets and external public datasets further improved the automatic segmentation with the average Dice value by 0.02. CONCLUSION: The delineations of commercial AI software need to be carefully reviewed, and localized further training is necessary for clinical practice. The proposed fine-tuning workflow could be feasibly adopted to implement an accurate and robust auto-segmentation model by using local datasets and external public datasets.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».