DeepOxyMap: AI-driven feature mapping of oxygenation-sensitive CMR for cardiomyopathy classification
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Cardiovascular disease remains a major global health concern, necessitating advanced, non-invasive diagnostic techniques. [1]Oxygenation-sensitive cardiovascular magnetic resonance (OS-CMR) imaging provides a promising contrast-free approach for myocardial assessment. [2] This study introduces DeepOxyMap, OS-CMR imaging, combined with AI-powered feature mapping, enables myocardial pathology detection without contrast agents. DeepOxyMap classifies and visualize patterns of myocardial scars into ischemic (42), non-ischemic (33), edema (47), and healthy (68) cases, providing the AI-based feature visualization. Purpose Develop DeepOxyMap, a deep learning-based classification model that not only enhances diagnostic precision but also visualizes scar patterns on OS-CMR for the first time, offering a contrast-free alternative to late gadolinium enhancement (LGE). Methods The dataset comprised short-axis OS-CMR images, LGE, T1, and T2 maps from two independent research cohorts, totaling 160 subjects (43.1 ± 15.3 years, 30.0% female) from the first study and 30 participants (54.93 ± 9.73 years, 50.0% female) from the second study to improve generalizability. A VGG19-based convolutional neural network was employed using transfer learning. Preprocessing included image resizing, normalization, and augmentation with random rotations (±20°, ±40°, ±60°, ±180°) and horizontal flipping (50% probability) to improve model robustness. The dataset was split based on 80% policy and model performance was evaluated using accuracy, precision, recall, and ROC-AUC scores. DeepOxyMap’s feature maps were extracted to visualize pathological patterns and compared against LGE images, serving as the clinical reference. Results DeepOxyMap achieved a classification accuracy of 82.0% on the test set, with precision and recall scores of 86.0% and 78.0%, respectively. On the validation set, the model achieved an accuracy of 78.0% and a precision of 84.0%, demonstrating consistency across datasets. Multi-class ROC-AUC analysis showed strong discriminatory power (healthy: 0.94, ischemic: 0.88, non-ischemic: 0.93, edema: 0.98), outperforming ResNet50 (AUC of 0.87) and EfficientNetB0 (0.79) (see Figure 1). Most notably, DeepOxyMap’s feature maps closely aligned with expert-identified LGE, T1, and T2 maps, demonstrating its ability to localize myocardial pathology accurately. For the first time, OS-CMR feature maps exhibited scar patterns comparable to those observed on LGE, reinforcing the potential of this contrast-free imaging approach in clinical settings (see Figure 2). Conclusions DeepOxyMap is a clinically viable, AI-driven OS-CMR framework for contrast-free myocardial scar classification and visualization. By generating feature maps that align with LGE, the model enhances diagnostic precision and offers a safer, more accessible alternative to conventional imaging.
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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 | 0,002 |
| 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) | 0,003 | 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 ».