Deep learning AI and Restriction Spectrum Imaging for patient-level detection of clinically significant prostate cancer on MRI
Notice bibliographique
Résumé
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).
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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 | 0,003 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 | 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 ».