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Enregistrement W4413426693 · doi:10.1213/xaa.0000000000002040

From Consensus to Standardization: Evaluating Deep Learning for Nerve Block Segmentation in Ultrasound Imaging

2025· article· en· W4413426693 sur OpenAlexaff
Éric Pelletier, Sean Jeffries, Noam Suissa, Isabel Sarty, Kevin Song, Avinash Sinha, Thomas M. Hemmerling

Notice bibliographique

RevueA&A Practice · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAnesthesia and Pain Management
Établissements canadiensMcGill UniversityMcGill University Health Centre
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésStandardizationSegmentationConsensus conferenceUltrasound imagingBlock (permutation group theory)UltrasoundArtificial intelligenceComputer scienceMedicineRadiologyInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Deep learning can automate nerve identification by learning from expert-labeled examples to detect and highlight nerves in ultrasound images. This study aims to evaluate the performance of deep-learning models in identifying nerves for ultrasound-guided nerve blocks. METHODS: A total of 3594 raw ultrasound images were collected from public sources-an open GitHub repository and publicly available YouTube videos-covering 9 nerve block regions: Transversus Abdominis Plane (TAP), Femoral Nerve, Posterior Rectus Sheath, Median and Ulnar Nerves, Pectoralis Plane, Sciatic Nerve, Infraclavicular Brachial Plexus, Supraclavicular Brachial Plexus, and Interscalene Brachial Plexus. Of these, 10 images per nerve region were kept for testing, with each image labeled by 10 expert anesthesiologists. The remaining 3504 were labeled by a medical anesthesia resident and augmented to create a diverse training dataset of 25,000 images per nerve region. Additionally, 908 negative ultrasound images, which do not contain the targeted nerve structures, were included to improve model robustness. Ten convolutional neural network-based deep-learning architectures were selected to identify nerve structures. Models were trained using a 5-fold cross-validation approach on an Extended Video Graphics Array (EVGA) GeForce RTX 3090 GPU, with batch size, number of epochs, and the Adam optimizer adjusted to enhance the models' effectiveness. Posttraining, models were evaluated on a set of 10 images per nerve region, using the Dice score (range: 0 to 1, where 1 indicates perfect agreement and 0 indicates no overlap) to compare model predictions with expert-labeled images. Further validation was conducted by 10 medical experts who assessed whether they would insert a needle into the model's predictions. Statistical analyses were performed to explore the relationship between Dice scores and expert responses. RESULTS: The R2U-Net model achieved the highest average Dice score (0.7619) across all nerve regions, outperforming other models (0.7123-0.7619). However, statistically significant differences in model performance were observed only for the TAP nerve region (χ² = 26.4, df = 9, P = .002, ε² = 0.267). Expert evaluations indicated high accuracy in the model predictions, particularly for the Popliteal nerve region, where experts agreed to insert a needle based on all 100 model-generated predictions. Logistic modeling suggested that higher Dice overlap might increase the odds of expert acceptance in the Supraclavicular region (odds ratio [OR] = 8.59 × 10⁴, 95% confidence interval [CI], 0.33-2.25 × 10¹⁰; P = .073). CONCLUSIONS: The findings demonstrate the potential of deep-learning models, such as R2U-Net, to deliver consistent segmentation results in ultrasound-guided nerve block procedures.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,622
Score d'incertitude au seuil0,587

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,379
Écart entre enseignants0,356 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
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

Citations2
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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