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Enregistrement W4404731195 · doi:10.1101/2024.11.22.24317504

Deep learning AI and Restriction Spectrum Imaging for patient-level detection of clinically significant prostate cancer on MRI

2024· preprint· en· W4404731195 sur OpenAlexaff
Yuze Song, Mariluz Rojo Domingo, Christopher C. Conlin, D. Deondre, Madison T Baxter, Anna Dornisch, George Xu, Aditya Bagrodia, Tristan Barrett, Mukesh G. Harisinghani, Gary Hollenberg, Sophia C. Kamran, Christopher J. Kane, Dimitri A. Kessler, Joshua Kuperman, Kang‐Lung Lee, Michael A. Liss, Daniel Margolis, P. Murphy, Nabih Nakrour, Truong Ngyuen, Thomas Osinski, Rebecca Rakow‐Penner, Shoumik Roychowdhury, Ahmed S Shabik, Shaun Trecarten, Natasha Wehrli, Eric Weinberg, Sean Woolen, Anders M. Dale, Tyler M. Seibert

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueProstate Cancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensArtificial Intelligence in Medicine (Canada)
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMedicineProstate cancerReceiver operating characteristicProstateMultiparametric MRIRadiologyCancer detectionBiopsyMagnetic resonance imagingNuclear medicineArtificial intelligenceCancerComputer scienceInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background The Prostate Imaging Reporting & Data System (PI-RADS), based on multiparametric MRI (mpMRI), is widely used for the detection of clinically significant prostate cancer (csPCa, Gleason Grade Group (GG≥2)). However, its diagnostic accuracy can be impacted by variability in interpretation. Restriction Spectrum Imaging (RSI), an advanced diffusion-weighted technique, offers a standardized, quantitative approach for detecting csPCa, potentially enhancing diagnostic consistency and performing comparably to expert-level assessments. Purpose To evaluate whether combining maximum RSI-derived restriction scores (RSIrs-max) with deep learning (DL) models can enhance patient-level detection of csPCa compared to using PI-RADS or RSIrs-max alone. Materials and Methods Data from 1,892 patients across seven institutions were analyzed, selected based on MRI results and biopsy-confirmed diagnoses. Two deep learning architectures, 3D-DenseNet and 3D-DenseNet+RSI (incorporating RSIrs-max), were developed and trained using biparametric MRI (bpMRI) and RSI data across two data splits. Model performance was compared using the area under the receiver operating characteristic curve (AUC) for patient-level csPCa detection, using PI-RADS performance for clinical reference. Results Neither RSIrs-max nor the best DL model combined with RSIrs-max significantly outperformed PI-RADS interpretation by expert radiologists. However, when combined with PI-RADS, both approaches significantly improved patient-level csPCa detection, with AUCs of 0.79 (95% CI: 0.74-0.83; P =.005) for combination of RSIrs-max with PI-RADS and 0.81 (95% CI: 0.76-0.85; P <.001) for combination of best DL model with PI-RADS, compared to 0.73 (95% CI: 0.68-0.78) for PI-RADS alone. Conclusion Both RSIrs-max and DL models demonstrate comparable performance to PI-RADS alone. Integrating either model with PI-RADS significantly enhances patient-level detection of csPCa compared to using PI-RADS alone. Summary Statement RSIrs-max and deep learning models match the performance of expert PI-RADS in patient-level csPCa detection and combining either with PI-RADS yields a significant improvement over PI-RADS alone. Key Points In a study of 1,892 patients from seven institutions undergoing MRI and biopsy for prostate cancer, RSIrs-max and the DL model (AUC, 0.75 ( P =.59) and 0.78 ( P =.09)) performed comparably to expert-level PI-RADS scores (AUC, 0.73). Including prostate auto-segmentation improved the DL model (AUC, 0.68 ( P =.01) vs 0.72 ( P =.60)). Combining RSIrs-max or the DL model (AUC, 0.79 ( P =.005) and 0.81 ( P <.001)) with PI-RADS statistically significantly outperformed PI-RADS alone (AUC, 0.73).

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,025
Tête enseignante GPT0,316
Écart entre enseignants0,291 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
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

Citations3
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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