Pediatric brain tumor classification using deep learning on MR images with age fusion
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Purpose To implement and evaluate deep learning-based methods for the classification of pediatric brain tumors (PBT) in magnetic resonance (MR) data. Methods A subset of the “Children’s Brain Tumor Network” dataset was retrospectively used (n = 178 subjects, female = 72, male = 102, NA = 4, age range [0.01, 36.49] years) with tumor types being low-grade astrocytoma (n = 84), ependymoma (n = 32), and medulloblastoma (n = 62). T1w post-contrast (n = 94 subjects), T2w (n = 160 subjects), and apparent diffusion coefficient (ADC: n = 66 subjects) MR sequences were used separately. Two deep learning models were trained on transversal slices showing tumor. Joint fusion was implemented to combine image and age data, and 2 pre-training paradigms were utilized. Model explainability was investigated using gradient-weighted class-activation mapping (Grad-CAM), and the learned feature space was visualized using principal component analysis (PCA). Results The highest tumor-type classification performance was achieved when using a vision transformer model pre-trained on ImageNet and fine-tuned on ADC images with age fusion (Matthews correlation coefficient [MCC]: 0.77 ± 0.14, Accuracy: 0.87 ± 0.08), followed by models trained on T2w (MCC: 0.58 ± 0.11, Accuracy: 0.73 ± 0.08) and T1w post-contrast (MCC: 0.41 ± 0.11, Accuracy: 0.62 ± 0.08) data. Age fusion marginally improved the model’s performance. Both model architectures performed similarly across the experiments, with no differences between the pre-training strategies. Grad-CAMs showed that the models’ attention focused on the brain region. PCA of the feature space showed greater separation of the tumor-type clusters when using contrastive pre-training. Conclusion Classification of PBT on MR images could be accomplished using deep learning, with the top-performing model being trained on ADC data, which radiologists use for the clinical classification of these tumors.
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 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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».