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Enregistrement W4393300106 · doi:10.1117/12.3006049

Benchmarking image transformers for prostate cancer detection from ultrasound data

2024· preprint· en· W4393300106 sur OpenAlexafffund
Mohamed Harmanani, Paul Wilson, Fahimeh Fooladgar, Amoon Jamzad, Mahdi Gilany, Minh Nguyen Nhat To, Brian Wodlinger, Purang Abolmaesumi, Parvin Mousavi

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAI in cancer detection
Établissements canadiensUniversity of British ColumbiaQueen's University
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanadian Institute for Advanced Research
Mots-clésBenchmarkingProstate cancerUltrasoundCancer detectionComputer scienceArtificial intelligenceMedicineRadiologyMedical physicsComputer visionCancerInternal medicineBusiness

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: Deep learning methods for classifying prostate cancer (PCa) in ultrasound images typically employ convolutional neural networks (CNN) to detect cancer in small regions of interest (ROI) along a needle trace region. However, this approach suffers from weak labelling, since the ground-truth histopathology labels do not describe the properties of individual ROIs. Recently, multi-scale approaches have sought to mitigate this issue by combining the context awareness of transformers with a convolutional feature extractor to detect cancer from multiple ROIs using multiple-instance learning (MIL). In this work, we present a detailed study of several image transformer architectures for both ROI-scale and multi-scale classification, and a comparison of the performance of CNNs and transformers for ultrasound-based prostate cancer classification. We also design a novel multi-objective learning strategy that combines both ROI and core predictions to further mitigate label noise. METHODS: We use a dataset of 6607 prostate biopsy cores extracted from 693 patients at 5 distinct clinical centers. We evaluate 3 image transformers on ROI-scale cancer classification, then use the strongest model to tune a multi-scale classifier with MIL, wherein another transformer is fine-tuned on top of the existing model’s features. We train our MIL models using our novel multi-objective learning strategy and compare our results to existing baselines. RESULTS: We find that for both ROI-scale and multi-scale PCa detection, image transformer backbones lag behind their CNN counterparts. This deficit in performance is even more noticeable for larger models. When using multi-objective learning, we are able to improve the performance of MIL models, with a 77.9% AUROC, a sensitivity of 75.9%, and a specificity of 66.3%, a considerable improvement over the baseline. CONCLUSION: We conclude that convolutional networks are better suited for modelling sparse datasets of prostate ultrasounds, producing more robust features than their transformer counterparts in PCa detection. Multi-scale methods remain the best architecture for this task, with multi-objective learning presenting an effective way to improve performance.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,034
Tête enseignante GPT0,311
Écart entre enseignants0,278 · 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
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

Citations2
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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