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Enregistrement W4413820826 · doi:10.2196/75665

Deep Learning Radiomics Model Based on Computed Tomography Image for Predicting the Classification of Osteoporotic Vertebral Fractures: Algorithm Development and Validation

2025· article· en· W4413820826 sur OpenAlexvenueno aff
Jiayi Liu, Lincen Zhang, Yousheng Yuan, Jun Tang, Yixuan Liu, Liang Xia, Jun Zhang

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesBijzonder Onderzoeksfonds UGentJiangsu Commission of Health
Mots-clésArtificial intelligenceDeep learningMachine learningFeature selectionLasso (programming language)Receiver operating characteristicComputer scienceMagnetic resonance imagingFeature (linguistics)Medical imagingCross-validationMedicinePattern recognition (psychology)AlgorithmRadiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Osteoporotic vertebral fractures (OVFs) are common in older adults and often lead to disability if not properly diagnosed and classified. With the increased use of computed tomography (CT) imaging and the development of radiomics and deep learning technologies, there is potential to improve the classification accuracy of OVFs. Objective: This study aims to evaluate the efficacy of a deep learning radiomics model, derived from CT imaging, in accurately classifying OVFs. Methods: The study analyzed 981 patients (aged 50-95 years; 687 women, 294 men), involving 1098 vertebrae, from 3 medical centers who underwent both CT and magnetic resonance imaging examinations. The Assessment System of Thoracolumbar Osteoporotic Fractures (ASTLOF) classified OVFs into Classes 0, 1, and 2. The data were categorized into 4 cohorts: training (n=750), internal validation (n=187), external validation (n=110), and prospective validation (n=51). Deep transfer learning used the ResNet-50 architecture, pretrained on RadImageNet and ImageNet, to extract imaging features. Deep transfer learning-based features were combined with radiomics features and refined using Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) regression. The performance of 8 machine learning classifiers for OVF classification was assessed using receiver operating characteristic metrics and the "One-vs-Rest" approach. Performance comparisons between RadImageNet- and ImageNet-based models were performed using the DeLong test. Shapley Additive Explanations (SHAP) analysis was used to interpret feature importance and the predictive rationale of the optimal fusion model. Results: Feature selection and fusion yielded 33 and 54 fused features for the RadImageNet- and ImageNet-based models, respectively, following pretraining on the training set. The best-performing machine learning algorithms for these 2 deep learning radiomics models were the multilayer perceptron and Light Gradient Boosting Machine (LightGBM). The macro-average area under the curve (AUC) values for the fused models based on RadImageNet and ImageNet were 0.934 and 0.996, respectively, with DeLong test showing no statistically significant difference (P=2.34). The RadImageNet-based model significantly surpassed the ImageNet-based model across internal, external, and prospective validation sets, with macro-average AUCs of 0.837 versus 0.648, 0.773 versus 0.633, and 0.852 versus 0.648, respectively (P<.05). Using the binary "One-vs-Rest" approach, the RadImageNet-based fused model achieved superior predictive performance for Class 2 (AUC=0.907, 95% CI 0.805-0.999), with Classes 0 and 1 following (AUC/accuracy=0.829/0.803 and 0.794/0.768, respectively). SHAP analysis provided a visualization of feature importance in the RadImageNet-based fused model, highlighting the top 3 most influential features: cluster shade, mean, and large area low gray level emphasis, and their respective impacts on predictions. Conclusions: The RadImageNet-based fused model using CT imaging data exhibited superior predictive performance compared to the ImageNet-based model, demonstrating significant utility in OVF classification and aiding clinical decision-making for treatment planning. Among the 3 classes, the model performed best in identifying Class 2, followed by Class 0 and Class 1.

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)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,962
Score d'incertitude au seuil0,463

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
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 recherche0,0000,001
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 Opus0,009
Tête enseignante GPT0,294
Écart entre enseignants0,285 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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

En bref

Citations5
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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