Low-Cost Fine-Tuning of Data-Efficient Image Transformers on Knee X-Ray Imaging for Osteoarthritis Detection
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: Technological advancements in artificial intelligence within the field of medicine, specifically skeletal pathology, have witnessed exponential growth in recent years. Researchers have trained deep learning models on radiographs to improve the detection of diseases. There is precedence for low data training on musculoskeletal imaging tasks, and “specialized” medical imaging-related tasks in general have exhibited high performance on low amounts of data. Thus, the Data-efficient Image Transformer (DeiT) model has potential to surpass conventional convolutional models in detecting musculoskeletal diseases due to its ability to extract relevant features with scarce data. Methods: This study utilizes a DeiT model pre-trained on ImageNet 2012. The model was fine-tuned on labelled knee X-rays of patients with and without osteoarthritis using the PyTorch library. Fine-tuning and testing were done on a Google Colab notebook using a T4 GPU. A hyperparameter sweep cycling through different dropout values, optimizers, and image input sizes was tested. Results were recorded using multiple accuracy metrics. Results: The DeiT-B 384 model with unspecified dropout had the highest scores out of all the model variations. The DeiT’s composite performance in diagnosing knee osteoarthritis exceeded that of convolutional models. Fine-tuning resulted in accuracies within the standard established by current literature for the 384 model, but not for the 224 model. This suggests that larger input models trained on lower quality images performed better than smaller input models trained on higher quality images. Implications: Fine-tuning can be an alternative to training from scratch for medical imaging. Future studies should expand their scope by taking additional patient details into account to increase diagnostic accuracy and provide local and individualized patient care. The absence of these variables in our model’s training potentially limited its accuracy. Current real-time diagnostic errors are less than even the best performing computer vision models, so accuracy must significantly improve before there is incentive to adopt these methods.
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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 | 0,008 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,005 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| 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 ».