CACTUS: An open dataset and framework for automated Cardiac Assessment and Classification of Ultrasound images using deep transfer learning
Notice bibliographique
Résumé
Cardiac ultrasound (US) scanning is one of the most commonly used techniques in cardiology to diagnose the health of the heart and its proper functioning. During a typical US scan, medical professionals take several images of the heart to be classified based on the cardiac views they contain, with a focus on high-quality images. However, this task is time consuming and error prone. Therefore, it is necessary to consider ways to automate these tasks and assist medical professionals in classifying and assessing cardiac US images. Machine learning (ML) techniques are regarded as a prominent solution due to their success in the development of numerous applications aimed at enhancing the medical field, including addressing the shortage of echography technicians. However, the limited availability of medical data presents a significant barrier to the application of ML in the field of cardiology, particularly regarding US images of the heart. This paper addresses this challenge by introducing the first open graded dataset for Cardiac Assessment and ClassificaTion of UltraSound (CACTUS), which is available online. This dataset contains images obtained from scanning a CAE Blue Phantom and representing various heart views and different quality levels, exceeding the conventional cardiac views typically found in literature. Additionally, the paper introduces a Deep Learning (DL) framework consisting of two main components. The first component is responsible for classifying cardiac US images based on the heart view using a Convolutional Neural Network (CNN) architecture. The second component uses the concept of Transfer Learning (TL) to utilize knowledge from the first component and fine-tune it to create a model for grading and assessing cardiac images. The framework demonstrates high performance in both classification and grading, achieving up to 99.43% accuracy and as low as 0.3067 error, respectively. To showcase its robustness, the framework is further fine-tuned using new images representing additional cardiac views and also compared to several other state-of-the-art architectures. The framework's outcomes and its performance in handling real-time scans were also assessed using a questionnaire answered by cardiac experts.
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 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,004 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,006 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,006 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,011 |
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 ».