BarlowTwins-CXR: enhancing chest X-ray abnormality localization in heterogeneous data with cross-domain self-supervised learning
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Chest X-ray imaging based abnormality localization, essential in diagnosing various diseases, faces significant clinical challenges due to complex interpretations and the growing workload of radiologists. While recent advances in deep learning offer promising solutions, there is still a critical issue of domain inconsistency in cross-domain transfer learning, which hampers the efficiency and accuracy of diagnostic processes. This study aims to address the domain inconsistency problem and improve autonomic abnormality localization performance of heterogeneous chest X-ray image analysis, particularly in detecting abnormalities, by developing a self-supervised learning strategy called "BarlwoTwins-CXR". METHODS: We utilized two publicly available datasets: the NIH Chest X-ray Dataset and the VinDr-CXR. The BarlowTwins-CXR approach was conducted in a two-stage training process. Initially, self-supervised pre-training was performed using an adjusted Barlow Twins algorithm on the NIH dataset with a Resnet50 backbone pre-trained on ImageNet. This was followed by supervised fine-tuning on the VinDr-CXR dataset using Faster R-CNN with Feature Pyramid Network (FPN). The study employed mean Average Precision (mAP) at an Intersection over Union (IoU) of 50% and Area Under the Curve (AUC) for performance evaluation. RESULTS: Our experiments showed a significant improvement in model performance with BarlowTwins-CXR. The approach achieved a 3% increase in mAP50 accuracy compared to traditional ImageNet pre-trained models. In addition, the Ablation CAM method revealed enhanced precision in localizing chest abnormalities. The study involved 112,120 images from the NIH dataset and 18,000 images from the VinDr-CXR dataset, indicating robust training and testing samples. CONCLUSION: BarlowTwins-CXR significantly enhances the efficiency and accuracy of chest X-ray image-based abnormality localization, outperforming traditional transfer learning methods and effectively overcoming domain inconsistency in cross-domain scenarios. Our experiment results demonstrate the potential of using self-supervised learning to improve the generalizability of models in medical settings with limited amounts of heterogeneous data. This approach can be instrumental in aiding radiologists, particularly in high-workload environments, offering a promising direction for future AI-driven healthcare solutions.
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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 | 0,003 | 0,002 |
| 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».