Internal validation of a convolutional neural network pipeline for assessing meibomian gland structure from meibography
Notice bibliographique
Résumé
SIGNIFICANCE: Optimal meibography utilization and interpretation are hindered due to poor lid presentation, blurry images, or image artifacts and the challenges of applying clinical grading scales. These results, using the largest image dataset analyzed to date, demonstrate development of algorithms that provide standardized, real-time inference that addresses all of these limitations. PURPOSE: This study aimed to develop and validate an algorithmic pipeline to automate and standardize meibomian gland absence assessment and interpretation. METHODS: A total of 143,476 images were collected from sites across North America. Ophthalmologist and optometrist experts established ground-truth image quality and quantification (i.e., degree of gland absence). Annotated images were allocated into training, validation, and test sets. Convolutional neural networks within Google Cloud VertexAI trained three locally deployable or edge-based predictive models: image quality detection, over-flip detection, and gland absence detection. The algorithms were combined into an algorithmic pipeline onboard a LipiScan Dynamic Meibomian Imager to provide real-time clinical inference for new images. Performance metrics were generated for each algorithm in the pipeline onboard the LipiScan from naive image test sets. RESULTS: Individual model performance metrics included the following: weighted average precision (image quality detection: 0.81, over-flip detection: 0.88, gland absence detection: 0.84), weighted average recall (image quality detection: 0.80, over-flip detection: 0.87, gland absence detection: 0.80), weighted average F1 score (image quality detection: 0.80, over-flip detection: 0.87, gland absence detection: 0.81), overall accuracy (image quality detection: 0.80, over-flip detection: 0.87, gland absence detection: 0.80), Cohen κ (image quality detection: 0.60, over-flip detection: 0.62, and gland absence detection: 0.71), Kendall τb (image quality detection: 0.61, p<0.001, over-flip detection: 0.63, p<0.001, and gland absence detection: 0.67, p<001), and Matthews coefficient (image quality detection: 0.61, over-flip detection: 0.63, and gland absence detection: 0.62). Area under the precision-recall curve (image quality detection: 0.87 over-flip detection: 0.92, gland absence detection: 0.89) and area under the receiver operating characteristic curve (image quality detection: 0.88, over-flip detection: 0.91 gland absence detection: 0.93) were calculated across a common set of thresholds, ranging from 0 to 1. CONCLUSIONS: Comparison of predictions from each model to expert panel ground-truth demonstrated strong association and moderate to substantial agreement. The findings and performance metrics show that the pipeline of algorithms provides standardized, real-time inference/prediction of meibomian gland absence.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».