Improving the Generalizability and Performance of an Ultrasound Deep Learning Model Using Limited Multicenter Data for Lung Sliding Artifact Identification
Notice bibliographique
Résumé
Deep learning (DL) models for medical image classification frequently struggle to generalize to data from outside institutions. Additional clinical data are also rarely collected to comprehensively assess and understand model performance amongst subgroups. Following the development of a single-center model to identify the lung sliding artifact on lung ultrasound (LUS), we pursued a validation strategy using external LUS data. As annotated LUS data are relatively scarce-compared to other medical imaging data-we adopted a novel technique to optimize the use of limited external data to improve model generalizability. Externally acquired LUS data from three tertiary care centers, totaling 641 clips from 238 patients, were used to assess the baseline generalizability of our lung sliding model. We then employed our novel Threshold-Aware Accumulative Fine-Tuning (TAAFT) method to fine-tune the baseline model and determine the minimum amount of data required to achieve predefined performance goals. A subgroup analysis was also performed and Grad-CAM++ explanations were examined. The final model was fine-tuned on one-third of the external dataset to achieve 0.917 sensitivity, 0.817 specificity, and 0.920 area under the receiver operator characteristic curve (AUC) on the external validation dataset, exceeding our predefined performance goals. Subgroup analyses identified LUS characteristics that most greatly challenged the model's performance. Grad-CAM++ saliency maps highlighted clinically relevant regions on M-mode images. We report a multicenter study that exploits limited available external data to improve the generalizability and performance of our lung sliding model while identifying poorly performing subgroups to inform future iterative improvements. This approach may contribute to efficiencies for DL researchers working with smaller quantities of external validation data.
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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 | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».