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Enregistrement W4412138693 · doi:10.2196/62996

Deep Learning for the Early Detection of Invasive Ductal Carcinoma in Histopathological Images: Convolutional Neural Network Approach With Transfer Learning

2025· article· en· W4412138693 sur OpenAlexvenueno aff
Yawo Ezunkpe

Notice bibliographique

RevueJMIR Formative Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAI in cancer detection
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésConvolutional neural networkTransfer of learningPreprintArtificial intelligenceDeep learningComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background Invasive ductal carcinoma (IDC) is considered the most common form of breast cancer, accounting for a significant percentage of mortality worldwide. Therefore, its early detection is vital to further improve patients’ outcomes and survival rates. However, conventional diagnostic methods in the form of manual histopathological examinations are time-consuming, subjective, and prone to errors. Therefore, there is an urgent need to develop automated solutions for accurate IDC detection in histopathology images to assist pathologists in clinical decision-making. Objective We aim to develop and validate a convolutional neural network (CNN) model for early detection of IDC by analyzing histopathological images. The specific objectives are designing a deep learning–based technique for automated detection of IDC, assessing its performance compared to traditional diagnostic methods, and evaluating its utility in a clinical setup for early breast cancer diagnosis. These methods will be available to practitioners in underdeveloped countries via an open-source application. Methods The dataset for the research included 277,524 publicly available histopathological images from Kaggle, comprising both IDC-positive and IDC-negative images. About 71.6% of images were IDC-positive (class 0), while 28.4% were IDC-negative (class 1). Since our data are unbalanced, we created a weighted loss function to overcome the class imbalance problem. Further development was based on a CNN using the approach of transfer learning with a pretrained architecture called Visual Geometry Group to uplift feature extraction so that performance may improve; hence, images were preprocessed and normalized to perform augmentation with robustness. The model was developed using a split of 80% for training and 20% for testing. Model performance was measured for accuracy, sensitivity, specificity, precision, recall, and F1-score in the confusion matrix and classification report. Results From our CNN base model, we obtained an accuracy of 89% on the test set. Later, the base model was used with a weighted loss function to balance the class weights, giving a lower accuracy of 86% on the test set. Data augmentation was performed but did not improve the results. To deal with the class imbalance effectively, we performed transfer learning with a pretrained model, which gave an accuracy of 90% on the test set. Conclusions The CNN-based model thus showed accuracy and reliability for early detection of IDC from histopathological images. This technique will potentially act as an efficient and accurate assistant tool for pathologists, contributing to the early diagnosis of breast cancer and improving clinical outcomes. This paper provides an important contribution toward refining the performance of this model and widening its applications in a clinical setting by integrating it with other diagnostic techniques for better outcomes.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,038
Tête enseignante GPT0,312
Écart entre enseignants0,274 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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