ShapeMed-Knee: A Dataset and Neural Shape Model Benchmark for Modeling 3D Femurs
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Analyzing anatomic shapes of tissues and organs is pivotal for accurate disease diagnostics and clinical decision-making. One prominent disease that depends on anatomic shape analysis is osteoarthritis, which affects 30 million Americans. To advance osteoarthritis diagnostics and prognostics, we introduce ShapeMed-Knee , a 3D shape dataset with 9,376 high-resolution, medicalimaging-based 3D shapes of both femur bone and cartilage. Besides data, ShapeMed-Knee includes two benchmarks for assessing reconstruction accuracy and five clinical prediction tasks that assess the utility of learned shape representations. Leveraging ShapeMed-Knee, we develop and evaluate a novel hybrid explicit-implicit neural shape model which achieves up to 40% better reconstruction accuracy than a statistical shape model and two implicit neural shape models. Our hybrid models achieve state-of-the-art performance for preserving cartilage biomarkers (root mean squared error ≤ 0.05 vs. ≤ 0.07, 0.10, and 0.14). Our models are also the first to successfully predict localized structural features of osteoarthritis, outperforming shape models and convolutional neural networks applied to raw magnetic resonance images and segmentations (e.g., osteophyte size and localization 63% accuracy vs. 49-61%). The ShapeMed-Knee dataset provides medical evaluations to reconstruct multiple anatomic surfaces and embed meaningful disease-specific information. ShapeMed-Knee reduces barriers to applying 3D modeling in medicine, and our benchmarks highlight that advancements in 3D modeling can enhance the diagnosis and risk stratification for complex diseases. The dataset, code, and benchmarks are freely accessible.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,003 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».