A deep learning model for carotid plaques detection based on CTA images: a two stepwise early-stage clinical validation study
Notice bibliographique
Résumé
Objective: To develop a deep learning (DL) model for carotid plaque detection based on CTA images and to evaluate the model’s precision and clinical application feasibility. Methods: We retrospectively collected data from patients with carotid atherosclerotic plaques who underwent continuous CTA examinations of the head and neck at a tertiary hospital from October 2020 to October 2022. The model combined ResUNet with the Pyramid Scene Parsing Network (PSPNet) to enhance plaque segmentation. Patient plaques were divided into training, validation, and testing sets in a ratio of 7:1.5:1.5. We analyzed recall (lesion-level sensitivity), sensitivity (patient-level), and precision to evaluate the model’s diagnostic performance for carotid plaques. The two stepwise early-stage clinical validation study (Comparison study and Model-human study) was used to simulate real clinical plaque diagnostic scenarios. Results: In total, 647 patients were included in the dataset, including 457 for training, 86 for validation, and 86 for testing. The DL model based on CTA images showed good precision in plaque diagnosis (validation set: precision=80.49%, sensitivity=90.70%, recall=84.62%; test set: precision=78.37%, sensitivity=91.86%, recall=84.58%). In addition, subgroup analysis of the plaque was carried out in the test set, and the precision of the model was evaluated based on plaque location (front, back, inside, and outside) and plaque morphology (smooth and non-smooth). The results showed that the recall of the plaque location was 83.72%, 76.32%, 89.25%, and 83.02%, respectively, and that for plaque morphology was 86.03% and 79.17%, respectively. The model had high accuracy in identifying plaques at different locations and with different morphologies. In the clinical application scenario analysis, the model’s diagnostic results for plaques were found to be higher than those of four out of six radiologists (p < 0.001). Furthermore, the use of this model was found to improve the recall rate of radiologists’ plaque diagnostic results. Additionally, the model’s diagnostic time for plaques (6s) was found to be significantly shorter than that of doctors (p < 0.001). Conclusion: Our research results indicate that the DL model for carotid plaque detection based on CTA images has high accuracy and clinical feasibility. The accuracy of plaque diagnosis is improved through model assisted diagnosis. Besides, the plaque detection time is significantly shortened, which has clinical value in reducing the workload of radiologists and improving the plaque detection rate.
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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 | 0,006 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».