Classification-Based Deep Learning Models for Lung Cancer and Disease Using Medical Images
Notice bibliographique
Résumé
The use of deep learning (DL) in medical image analysis has significantly improved the ability to predict lung cancer. In this study, we introduce a novel deep convolutional neural network (CNN) model, named ResNet+, which is based on the established ResNet framework. This model is specifically designed to improve the prediction of lung cancer and diseases using the images. To address the challenge of missing feature information that occurs during the downsampling process in CNNs, we integrate the ResNet-D module, a variant designed to enhance feature extraction capabilities by modifying the downsampling layers, into the traditional ResNet model. Furthermore, a convolutional attention module was incorporated into the bottleneck layers to enhance model generalization by allowing the network to focus on relevant regions of the input images. We evaluated the proposed model using five public datasets, comprising lung cancer (LC2500 n=3183, IQ-OTH/NCCD n=1336, and LCC n=25000 images) and lung disease (ChestXray n=5856, and COVIDx-CT n=425024 images). To address class imbalance, we used data augmentation techniques to artificially increase the representation of underrepresented classes in the training dataset. The experimental results show that ResNet+ model demonstrated remarkable accuracy/F1, reaching 98.14/98.14% on the LC25000 dataset and 99.25/99.13% on the IQ-OTH/NCCD dataset. Furthermore, the ResNet+ model saved computational cost compared to the original ResNet series in predicting lung cancer images. The proposed model outperformed the baseline models on publicly available datasets, achieving better performance metrics. Our codes are publicly available at.
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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 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
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 ».