Data augmented lung cancer prediction framework using the nested case control NLST cohort
Notice bibliographique
Résumé
Purpose: In the context of lung cancer screening, the scarcity of well-labeled medical images poses a significant challenge to implement supervised learning-based deep learning methods. While data augmentation is an effective technique for countering the difficulties caused by insufficient data, it has not been fully explored in the context of lung cancer screening. In this research study, we analyzed the state-of-the-art (SOTA) data augmentation techniques for lung cancer binary prediction. Methods: To comprehensively evaluate the efficiency of data augmentation approaches, we considered the nested case control National Lung Screening Trial (NLST) cohort comprising of 253 individuals who had the commonly used CT scans without contrast. The CT scans were pre-processed into three-dimensional volumes based on the lung nodule annotations. Subsequently, we evaluated five basic (online) and two generative model-based offline data augmentation methods with ten state-of-the-art (SOTA) 3D deep learning-based lung cancer prediction models. Results: Our results demonstrated that the performance improvement by data augmentation was highly dependent on approach used. The Cutmix method resulted in the highest average performance improvement across all three metrics: 1.07%, 3.29%, 1.19% for accuracy, F1 score and AUC, respectively. MobileNetV2 with a simple data augmentation approach achieved the best AUC of 0.8719 among all lung cancer predictors, demonstrating a 7.62% improvement compared to baseline. Furthermore, the MED-DDPM data augmentation approach was able to improve prediction performance by rebalancing the training set and adding moderately synthetic data. Conclusions: The effectiveness of online and offline data augmentation methods were highly sensitive to the prediction model, highlighting the importance of carefully selecting the optimal data augmentation method. Our findings suggest that certain traditional methods can provide more stable and higher performance compared to SOTA online data augmentation approaches. Overall, these results offer meaningful insights for the development and clinical integration of data augmented deep learning tools for lung cancer screening.
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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 | 0,000 |
| 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 ».