Testing the generalizability and effectiveness of deep learning models among clinics: sperm detection as a pilot study
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Deep learning has been increasingly investigated for assisting clinical in vitro fertilization (IVF). The first technical step in many tasks is to visually detect and locate sperm, oocytes, and embryos in images. For clinical deployment of such deep learning models, different clinics use different image acquisition hardware and different sample preprocessing protocols, raising the concern over whether the reported accuracy of a deep learning model by one clinic could be reproduced in another clinic. Here we aim to investigate the effect of each imaging factor on the generalizability of object detection models, using sperm analysis as a pilot example. Methods Ablation studies were performed using state-of-the-art models for detecting human sperm to quantitatively assess how model precision (false-positive detection) and recall (missed detection) were affected by imaging magnification, imaging mode, and sample preprocessing protocols. The results led to the hypothesis that the richness of image acquisition conditions in a training dataset deterministically affects model generalizability. The hypothesis was tested by first enriching the training dataset with a wide range of imaging conditions, then validated through internal blind tests on new samples and external multi-center clinical validations. Results Ablation experiments revealed that removing subsets of data from the training dataset significantly reduced model precision. Removing raw sample images from the training dataset caused the largest drop in model precision, whereas removing 20x images caused the largest drop in model recall. by incorporating different imaging and sample preprocessing conditions into a rich training dataset, the model achieved an intraclass correlation coefficient (ICC) of 0.97 (95% CI: 0.94-0.99) for precision, and an ICC of 0.97 (95% CI: 0.93-0.99) for recall. Multi-center clinical validation showed no significant differences in model precision or recall across different clinics and applications. Conclusions The results validated the hypothesis that the richness of data in the training dataset is a key factor impacting model generalizability. These findings highlight the importance of diversity in a training dataset for model evaluation and suggest that future deep learning models in andrology and reproductive medicine should incorporate comprehensive feature sets for enhanced generalizability across clinics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 tête enseignante, 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 ».