論文の概要: Severity Assessment of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Using
Quantitative Features from Chest CT Images
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.11988v1
- Date: Thu, 26 Mar 2020 15:49:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-12-19 22:08:41.628542
- Title: Severity Assessment of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Using
Quantitative Features from Chest CT Images
- Title(参考訳): 胸部ct画像の定量的特徴を用いた2019年covid-19の重症度評価
- Authors: Zhenyu Tang, Wei Zhao, Xingzhi Xie, Zheng Zhong, Feng Shi, Jun Liu,
Dinggang Shen
- Abstract要約: 本研究の目的は,胸部CT画像に基づく新型コロナウイルスの重症度自動評価(非重症度または重症度)を実現することである。
ランダム・フォレスト(RF)モデルは、量的特徴に基づいて重症度(非重症度または重症度)を評価するために訓練される。
新型コロナウイルスの重症度を反映する可能性のあるいくつかの定量的特徴が明らかになった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 54.919022945740515
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Background: Chest computed tomography (CT) is recognized as an important tool
for COVID-19 severity assessment. As the number of affected patients increase
rapidly, manual severity assessment becomes a labor-intensive task, and may
lead to delayed treatment. Purpose: Using machine learning method to realize
automatic severity assessment (non-severe or severe) of COVID-19 based on chest
CT images, and to explore the severity-related features from the resulting
assessment model. Materials and Method: Chest CT images of 176 patients (age
45.3$\pm$16.5 years, 96 male and 80 female) with confirmed COVID-19 are used,
from which 63 quantitative features, e.g., the infection volume/ratio of the
whole lung and the volume of ground-glass opacity (GGO) regions, are
calculated. A random forest (RF) model is trained to assess the severity
(non-severe or severe) based on quantitative features. Importance of each
quantitative feature, which reflects the correlation to the severity of
COVID-19, is calculated from the RF model. Results: Using three-fold cross
validation, the RF model shows promising results, i.e., 0.933 of true positive
rate, 0.745 of true negative rate, 0.875 of accuracy, and 0.91 of area under
receiver operating characteristic curve (AUC). The resulting importance of
quantitative features shows that the volume and its ratio (with respect to the
whole lung volume) of ground glass opacity (GGO) regions are highly related to
the severity of COVID-19, and the quantitative features calculated from the
right lung are more related to the severity assessment than those of the left
lung. Conclusion: The RF based model can achieve automatic severity assessment
(non-severe or severe) of COVID-19 infection, and the performance is promising.
Several quantitative features, which have the potential to reflect the severity
of COVID-19, were revealed.
- Abstract(参考訳): 背景: 胸部CTは新型コロナウイルス重症度評価の重要なツールとして認識されている。
患者数の増加に伴い、手作業による重症度評価は労働集約的な課題となり、治療の遅れにつながる可能性がある。
目的: 胸部CT画像に基づいて, 自動重症度評価(非重症度又は重症度)を実現するための機械学習手法を用いて, 得られた評価モデルから重症度関連特徴を探索する。
材料・方法:新型コロナウイルスと診断された176例(年齢45.3$\pm$16.5歳、男性96名、女性80名)の胸部CT画像を用いて、肺全体の感染量・比率やグラウンドグラス不透明(GGO)領域の量など63の定量的特徴を算出する。
ランダムフォレスト(rf)モデルは、量的特徴に基づいて重症度(非持続性または重篤性)を評価するように訓練される。
rfモデルから,covid-19の重症度との関連性を反映した定量的特徴量の重要性を算出した。
結果: rfモデルは3倍のクロス検証を用いて, 真正率0.933, 真負率 0.745, 精度0.875, 受信特性曲線 (auc) 下の面積 0.91 という有望な結果を示す。
その結果, 定量的特徴量の重要性は, グラウンドグラス不透明度 (ggo) 領域の体積とその比がcovid-19の重症度と高い相関を示し, 右肺から算出した定量的特徴量と左肺の重症度評価との関係が示唆された。
結語:RFベースのモデルは、新型コロナウイルス感染症の自動重症度評価(非重症または重症)を達成でき、その性能は有望である。
新型コロナウイルスの重症度を反映する可能性のあるいくつかの定量的特徴が明らかになった。
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