Diagnosis of Chronic Kidney Disease Using Retinal Imaging and Urine Dipstick Data: Multimodal Deep Learning Approach
Notice bibliographique
Résumé
Background: Chronic kidney disease (CKD) is a prevalent condition with significant global health implications. Early detection and management are critical to prevent disease progression and complications. Deep learning (DL) models using retinal images have emerged as potential noninvasive screening tools for CKD, though their performance may be limited, especially in identifying individuals with proteinuria and in specific subgroups. Objective: We aim to evaluate the efficacy of integrating retinal images and urine dipstick data into DL models for enhanced CKD diagnosis. Methods: The 3 models were developed and validated: eGFR-RIDL (estimated glomerular filtration rate-retinal image deep learning), eGFR-UDLR (logistic regression using urine dipstick data), and eGFR-MMDL (multimodal deep learning combining retinal images and urine dipstick data). All models were trained to predict an eGFR<60 mL/min/1.73 m², a key indicator of CKD, calculated using the 2009 CKD-EPI (Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration) equation. This study used a multicenter dataset of participants aged 20-79 years, including a development set (65,082 people) and an external validation set (58,284 people). Wide Residual Networks were used for DL, and saliency maps were used to visualize model attention. Sensitivity analyses assessed the impact of numerical variables. Results: eGFR-MMDL outperformed eGFR-RIDL in both the test and external validation sets, with area under the curves of 0.94 versus 0.90 and 0.88 versus 0.77 (P<.001 for both, DeLong test). eGFR-UDLR outperformed eGFR-RIDL and was comparable to eGFR-MMDL, particularly in the external validation. However, in the subgroup analysis, eGFR-MMDL showed improvement across all subgroups, while eGFR-UDLR demonstrated no such gains. This suggested that the enhanced performance of eGFR-MMDL was not due to urine data alone, but rather from the synergistic integration of both retinal images and urine data. The eGFR-MMDL model demonstrated the best performance in individuals younger than 65 years or those with proteinuria. Age and proteinuria were identified as critical factors influencing model performance. Saliency maps indicated that urine data and retinal images provide complementary information, with urine offering insights into retinal abnormalities and retinal images, particularly the arcade vessels, being key for predicting kidney function. Conclusions: The MMDL model integrating retinal images and urine dipstick data show significant promise for noninvasive CKD screening, outperforming the retinal image-only model. However, routine blood tests are still recommended for individuals aged 65 years and older due to the model's limited performance in this age group.
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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 | 0,002 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 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 | 0,001 | 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 ».