論文の概要: Uncertainty-Aware Body Composition Analysis with Deep Regression
Ensembles on UK Biobank MRI
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.06963v2
- Date: Tue, 16 Mar 2021 14:25:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-03-27 14:49:21.420719
- Title: Uncertainty-Aware Body Composition Analysis with Deep Regression
Ensembles on UK Biobank MRI
- Title(参考訳): 英国バイオバンクMRIにおける深部回帰アンサンブルを用いた不確実性認識体組成解析
- Authors: Taro Langner, Fredrik K. Gustafsson, Benny Avelin, Robin Strand,
H\r{a}kan Ahlstr\"om, and Joel Kullberg
- Abstract要約: resnet50ニューラルネットワークを用いて,体組成の6つの測定値を自動的に推定した。
平均分散回帰と ensembling は相補的な効果を示し, 全予測平均絶対誤差を12%削減した。
その結果、深部回帰型アンサンブルは、最終的に1220,000以上の英国バイオバンクネックツーニーボディMRIのために体組成の自動化された不確実性測定を提供する可能性が示唆された。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.972426663177761
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Along with rich health-related metadata, an ongoing imaging study has
acquired MRI of over 40,000 male and female UK Biobank participants aged 44-82
since 2014. Phenotypes derived from these images, such as measurements of body
composition, can reveal new links between genetics, cardiovascular disease, and
metabolic conditions. In this retrospective study, six measurements of body
composition were automatically estimated by ResNet50 neural networks for
image-based regression from neck-to-knee body MRI. Despite the potential for
high speed and accuracy, these networks produce no output segmentations that
could indicate the reliability of individual measurements. The presented
experiments therefore examine mean-variance regression and ensembling for
predictive uncertainty estimation, which can quantify individual measurement
errors and thereby help to identify potential outliers, anomalies, and other
failure cases automatically. In 10-fold cross-validation on data of about 8,500
subjects, mean-variance regression and ensembling showed complementary
benefits, reducing the mean absolute error across all predictions by 12%. Both
improved the calibration of uncertainties and their ability to identify high
prediction errors. With intra-class correlation coefficients (ICC) above 0.97,
all targets except the liver fat content yielded relative measurement errors
below 5%. Testing on another 1,000 subjects showed consistent performance, and
the method was finally deployed for inference to 30,000 subjects with missing
reference values. The results indicate that deep regression ensembles could
ultimately provide automated, uncertainty-aware measurements of body
composition for more than 120,000 UK Biobank neck-to-knee body MRI that are to
be acquired within the coming years.
- Abstract(参考訳): 豊かな健康関連メタデータとともに、2014年から44~82歳の英国バイオバンクの男性4万人以上のMRIも取得している。
これらの画像から得られたフェノタイプ、例えば体組成の測定は、遺伝学、心血管疾患、代謝状態の新たな関連を明らかにすることができる。
本研究では,6つの体組成測定をResNet50ニューラルネットワークを用いて自動推定し,頸部から膝へのMRI画像の回帰解析を行った。
高速かつ精度の可能性があるにもかかわらず、これらのネットワークは個々の測定の信頼性を示す出力セグメンテーションを作らない。
そこで, 予測不確かさ推定のための平均分散回帰とアンサンブルについて検討し, 個々の測定誤差を定量化し, 潜在的な異常値, 異常値, その他の故障事例を自動的に同定する。
約8,500人の被験者のデータに対する10倍のクロスバリデーションでは、平均分散回帰とアンサンブルは相補的な利点を示し、全ての予測における平均絶対誤差を12%削減した。
不確実性の校正と高い予測誤差を識別する能力を改善した。
クラス内相関係数 (ICC) を0.97以上とすると, 肝脂肪含量を除くすべてのターゲットが5%未満の相対測定誤差を示した。
さらに1000人の被験者を対象としたテストでは、一貫したパフォーマンスを示し、最終的に3万人の被験者に参照値の欠如を推測するためにメソッドが展開された。
その結果、ディープレグレッションアンサンブルは最終的に、今後数年以内に取得される予定の12万本以上の英国バイオバンクのネック・トゥ・クニー・ボディMRIに対して、身体組成の自動的不確実性測定を提供する可能性があることが示唆された。
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