COVID-Net L2C-ULTRA: An Explainable Linear-Convex Ultrasound Augmentation Learning Framework to Improve COVID-19 Assessment and Monitoring
Notice bibliographique
Résumé
While no longer a public health emergency of international concern, COVID-19 remains an established and ongoing global health threat. As the global population continues to face significant negative impacts of the pandemic, there has been an increased usage of point-of-care ultrasound (POCUS) imaging as a low-cost, portable, and effective modality of choice in the COVID-19 clinical workflow. A major barrier to the widespread adoption of POCUS in the COVID-19 clinical workflow is the scarcity of expert clinicians who can interpret POCUS examinations, leading to considerable interest in artificial intelligence-driven clinical decision support systems to tackle this challenge. A major challenge to building deep neural networks for COVID-19 screening using POCUS is the heterogeneity in the types of probes used to capture ultrasound images (e.g., convex vs. linear probes), which can lead to very different visual appearances. In this study, we propose an analytic framework for COVID-19 assessment able to consume ultrasound images captured by linear and convex probes. We analyze the impact of leveraging extended linear-convex ultrasound augmentation learning on producing enhanced deep neural networks for COVID-19 assessment, where we conduct data augmentation on convex probe data alongside linear probe data that have been transformed to better resemble convex probe data. The proposed explainable framework, called COVID-Net L2C-ULTRA, employs an efficient deep columnar anti-aliased convolutional neural network designed via a machine-driven design exploration strategy. Our experimental results confirm that the proposed extended linear-convex ultrasound augmentation learning significantly increases performance, with a gain of 3.9% in test accuracy and 3.2% in AUC, 10.9% in recall, and 4.4% in precision. The proposed method also demonstrates a much more effective utilization of linear probe images through a 5.1% performance improvement in recall when such images are added to the training dataset, while all other methods show a decrease in recall when trained on the combined linear-convex dataset. We further verify the validity of the model by assessing what the network considers to be the critical regions of an image with our contribution clinician.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».