Automatic classification of levator ani muscle avulsion in 3D transperineal ultrasound images
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Levator ani muscle (LAM) avulsion is a common traumatic injury of the pelvic floor muscle occurring during vaginal childbirth and is linked to the development of pelvic organ prolapse (POP). POP is a pelvic floor disorder that affects up to 40% of women during their lifetime. Pelvic floor ultrasound imaging is used to diagnose LAM avulsion, but it requires trained experts and is time-consuming, leading to weeks-long delays in receiving diagnostic results and treatment. The purpose of this study is to demonstrate the feasibility of a deep learning system to automatically classify the degree of LAM avulsion from 3D transperineal ultrasound images (TPUS). Methods 3D TPUS images of the pelvic floor from 150 patients with and without POP-related LAM avulsion were collected. Out of these, 113 patients were included in the study. Over 650 key slices were extracted from the ultrasound volumes and cropped to a region of interest. A two-stage cascading ensemble architecture was developed, combining three convolutional neural networks (MobileNetV3-Small, EfficientNet- B0, and RegNetY-800MF) with a final decision layer. The system performs hierarchical classification: first distinguishing between normal and avulsion cases, then determining unilateral versus bilateral involvement, and finally classifying the degree of avulsion. Results In 5-fold cross-validation, the ensemble model demonstrated strong performance in both binary classification tasks. For avulsion detection, it achieved 86% accuracy, 88% sensitivity, 85% specificity, and an AUC of 0.94, consistently outperforming individual base classifiers (which achieved AUCs of 0.71 to 0.75). For bilateral/unilateral classification, the model achieved 80% accuracy, 82% sensitivity, 78% specificity, and an AUC of 0.87. When evaluated on a test set for final patient-level classification across five classes (normal, complete bilateral avulsion, complete unilateral avulsion, partial bilateral avulsion, and partial unilateral avulsion), the system achieved 46% accuracy. Conclusion This study demonstrates the feasibility of a deep learning classification system to automatically classify the degree of LAM avulsion from 3D TPUS images. While the system showed promising performance in binary classification tasks, its sequential decision-making design means that a single slice misclassification in the first classification stage can impact the final patient-level accuracy. Additionally, the limited dataset size can hinder the model’s ability to generalize effectively to unseen cases. Despite these limitations, the developed system shows the potential to expedite LAM avulsion diagnosis, overcoming the time constraints of manual diagnosis. This approach can broaden screening access, benefiting areas with limited healthcare resources, by reducing expert reliance and enabling timely treatment. Future work with larger and more diverse datasets could help address current limitations and further improve classification accuracy.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 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 ».