A Novel Foundation Model-Based Framework for Multimodal Retinal Age Prediction
Notice bibliographique
Résumé
The retinal age gap (RAG; the difference between the retina's biological and chronological age) has recently gained increased attention as a potential image-based, non-invasive, and accessible biomarker for a broad spectrum of ocular and non-ocular diseases. Traditionally, machine learning predictions of biological retinal age utilize convolutional neural network (CNN) architectures and data from color fundus photography (CFP). Despite being previously unexplored, the multimodal fusion of two-dimensional CFP with three-dimensional optical coherence tomography (OCT) data has significant potential to enhance retinal age prediction accuracy and the diagnostic utility of the RAG biomarker. Therefore, this work presents a novel foundation model-based framework for multimodal retinal age prediction. Technology or Method: Feature representations from CFP and OCT images were extracted using RETFound, a powerful foundation model for retinal image analysis. These representations were then combined using an innovative fusion strategy to train a lightweight linear regression head model for predicting retinal age. Training and evaluation of the developed multimodal retinal age prediction model was achieved using retinal images from over 80,000 participants in the UK Biobank. RESULTS: The developed multimodal model sets a new benchmark in retinal age prediction (mean absolute error of 2.75 years), outperforming traditional CNN and single-modality approaches. Additionally, multimodal RAG values demonstrated superior performance in classifying patients with diabetes mellitus type 1, multiple sclerosis, and chronic kidney disease, highlighting the clinical relevance of the proposed multimodal approach for non-ocular disease detection. CONCLUSIONS: This work demonstrates that multimodal fusion of CFP and OCT significantly improves retinal age prediction and subsequent RAG-based analyses. By leveraging foundation models and multimodal retinal imaging, the proposed approach enhances disease classification accuracy and demonstrates the potential of integrating the RAG into clinical workflows as a scalable, non-invasive screening tool. SIGNIFICANCE: The findings underscore the potential of multimodal retinal imaging to transform RAG into a clinically relevant and highly accessible biomarker for disease detection.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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) | 0,002 | 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 ».