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Enregistrement W4392927829 · doi:10.32920/25412656

Domain Generalization Across Multi-centre Digital Pathology Images for Lymph Node Segmentation and Classification

2024· preprint· en· W4392927829 sur OpenAlexaff
Fariba Dambandkhameneh

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAI in cancer detection
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDeep learningDigital pathologyComputer scienceArtificial intelligenceTransfer of learningWorkflowGeneralizationSegmentationMachine learningDomain (mathematical analysis)Medical diagnosisTask (project management)Pattern recognition (psychology)MedicinePathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Within the last few years, medical deep learning has experienced rapid advances, especially in the area of image interpretation. Using whole-slide images of histological lymph node sections, this thesis develops deep learning models and techniques for detecting and classifying breast cancer metastases. Pathologists would normally have to perform extensive microscopic assessments on this clinically relevant task. In patients with breast cancer, metastases in lymph nodes have therapeutic implications. So, an automated solution may remarkably reduce pathologists’ workload while at the same time reducing the subjectivity of their diagnoses. There are, however, still several significant challenges associated with the development and translation of medical deep learning systems. To begin with, developing large and well-annotated datasets is expensive and most often, the labels are imbalanced. In addition, it is difficult to transfer the performance of deep learning algorithms from one dataset and setting to another due to domain shift issues. Lastly, the results of deep learning systems should be comprehensible and applicable to clinical datasets. In order to enhance effectiveness in an unknown target domain and increase generalization, this thesis assesses ensemble learning by transferring prior knowledge from non-medical and medical sources. Although deep learning methods may be successful, they may not perform well in a clinical workflow. Many datasets are constructed from millions of patches of images, leading to a data curation bias; others only contain annotations at the slide-level, making it difficult to detect errors at the local level as long as the results are correct. As a way of alleviating the class imbalance and biased training data, this thesis proposes a cluster-based sampling method for whole-slide histopathology image analysis. With the proposed ensemble learning and sampling methods, cutting-edge machine learning architectures can be extended, and state-of-the-art performance can be achieved for both diagnostic test images and whole slide images. Results in the sampling part show that using the same dataset, the results are roughly the same, regardless of sampling methods. However, the result of the unseen dataset falls dramatically when it is sampled randomly. By sampling separately, we reduce the probability of drops in the results for unseen datasets. Random selection gives a sensitivity of 0.82 on an unseen dataset, however sampling separately gives a sensitivity of 0.93. In random selection, dice index similarity is 0.83, whereas in sampling separately, dice index similarity is 0.90. Also, observing the slide level results in St. Michael’s hospital dataset, it can be concluded that we cannot decide about the best model and all the models give good results at least in one slide. So, combining the results from multiple configurations would give a more reliable and consistent result.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

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 Opus0,030
Tête enseignante GPT0,314
Écart entre enseignants0,284 · 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.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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
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