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Enregistrement W4402164554 · doi:10.1093/jamia/ocae220

Foundation model-driven distributed learning for enhanced retinal age prediction

2024· article· en· W4402164554 sur OpenAlexafffund
Christopher Sivert Nielsen, Raissa Souza, Matthias Wilms, Nils D. Forkert

Notice bibliographique

RevueJournal of the American Medical Informatics Association · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRetinal Imaging and Analysis
Établissements canadiensAlberta Children's HospitalUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesCanada Research Chairs
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceEconomic shortageFundus (uterus)Machine learningBiobankDeep learningLinear regressionRetinalBioinformaticsMedicineOphthalmology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

OBJECTIVES: The retinal age gap (RAG) is emerging as a potential biomarker for various diseases of the human body, yet its utility depends on machine learning models capable of accurately predicting biological retinal age from fundus images. However, training generalizable models is hindered by potential shortages of diverse training data. To overcome these obstacles, this work develops a novel and computationally efficient distributed learning framework for retinal age prediction. MATERIALS AND METHODS: The proposed framework employs a memory-efficient 8-bit quantized version of RETFound, a cutting-edge foundation model for retinal image analysis, to extract features from fundus images. These features are then used to train an efficient linear regression head model for predicting retinal age. The framework explores federated learning (FL) as well as traveling model (TM) approaches for distributed training of the linear regression head. To evaluate this framework, we simulate a client network using fundus image data from the UK Biobank. Additionally, data from patients with type 1 diabetes from the UK Biobank and the Brazilian Multilabel Ophthalmological Dataset (BRSET) were utilized to explore the clinical utility of the developed methods. RESULTS: Our findings reveal that the developed distributed learning framework achieves retinal age prediction performance on par with centralized methods, with FL and TM providing similar performance (mean absolute error of 3.57 ± 0.18 years for centralized learning, 3.60 ± 0.16 years for TM, and 3.63 ± 0.19 years for FL). Notably, the TM was found to converge with fewer local updates than FL. Moreover, patients with type 1 diabetes exhibited significantly higher RAG values than healthy controls in all models, for both the UK Biobank and BRSET datasets (P < .001). DISCUSSION: The high computational and memory efficiency of the developed distributed learning framework makes it well suited for resource-constrained environments. CONCLUSION: The capacity of this framework to integrate data from underrepresented populations for training of retinal age prediction models could significantly enhance the accessibility of the RAG as an important disease biomarker.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,787
Score d'incertitude au seuil0,398

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,304
Écart entre enseignants0,294 · 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 tête enseignante, 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

Citations8
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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