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Enregistrement W4392450861 · doi:10.21203/rs.3.rs-4008354/v1

Testing the reproducibility and effectiveness of deep learning models among clinics: sperm detection as a pilot study

2024· preprint· en· W4392450861 sur OpenAlexaff
Jiaqi Wang, Yufei Jin, Aojun Jiang, Wen‐Yuan Chen, Guanqiao Shan, Yifan Gu, Yue Ming, Jian Li, Chunfeng Yue, Zongjie Huang, Clifford Librach, Ge Lin, Xibu Wang, Huan Zhao, Yu Sun, Zhuoran Zhang

Notice bibliographique

RevueResearch Square · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare and Education
Établissements canadiensCReATe Fertility CentreUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesBasic and Applied Basic Research Foundation of Guangdong ProvinceChinese University of Hong KongNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésReproducibilitySpermPsychologyArtificial intelligenceMedical physicsComputer scienceMedicineStatisticsMathematicsAndrology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background: Deep learning has been increasingly investigated for assisting clinical in vitro fertilization (IVF). The first technical step in many tasks is to visually detect and locate sperm, oocytes, and embryos in images. For clinical deployment of such deep learning models, different clinics use different image acquisition hardware and different sample preprocessing protocols, raising the concern over whether the reported accuracy of a deep learning model by one clinic could be reproduced in another clinic. Here we aim to investigate the effect of each imaging factor on the reproducibility of object detection models, using sperm analysis as a pilot example. Methods: Ablation studies were performed using state-of-the-art models for detecting human sperm to quantitatively assess how model precision (false-positive detection) and recall (missed detection) were affected by imaging magnification, imaging mode, and sample preprocessing protocols. The results led to the hypothesis that the richness of image acquisition conditions in a training dataset deterministically affects model reproducibility. The hypothesis was tested by first enriching the training dataset with a wide range of imaging conditions, then validated through internal blind tests on new samples and external multi-center clinical validations. Results: Ablation experiments revealed that removing subsets of data from the training dataset significantly reduced model precision. Removing raw sample images from the training dataset caused the largest drop in model precision, whereas removing 20x images caused the largest drop in model recall. by incorporating different imaging and sample preprocessing conditions into a rich training dataset, the model achieved an intraclass correlation coefficient (ICC) of 0.97 (95% CI: 0.94-0.99) for precision, and an ICC of 0.97 (95% CI: 0.93-0.99) for recall. Multi-center clinical validation showed no significant differences in model precision or recall across different clinics and applications. Conclusions: The results validated the hypothesis that the richness of data in the training dataset is a key factor impacting model reproducibility. These findings highlight the importance of diversity in a training dataset for model evaluation and suggest that future deep learning models in andrology and reproductive medicine should incorporate comprehensive feature sets for enhanced reproducibility across clinics.

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)0,010
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,034
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: Reproductibilité · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,990
Score d'incertitude au seuil0,055

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0100,034
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,484
Tête enseignante GPT0,548
Écart entre enseignants0,064 · 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.

Devis d'étudeObservationnel
DomaineReproductibilité
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

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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