論文の概要: Generative Models Improve Radiomics Performance in Different Tasks and
Different Datasets: An Experimental Study
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.02252v1
- Date: Mon, 6 Sep 2021 06:01:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-09-08 01:17:08.851449
- Title: Generative Models Improve Radiomics Performance in Different Tasks and
Different Datasets: An Experimental Study
- Title(参考訳): 異なるタスクと異なるデータセットにおける放射能性能向上のための生成モデル:実験的検討
- Authors: Junhua Chen, Inigo Bermejo, Andre Dekker, Leonard Wee
- Abstract要約: ラジオミクス(Radiomics)は、医用画像からの高スループット特徴抽出に焦点を当てた研究分野である。
生成モデルは、異なるタスクにおける低線量CTベースの放射能の性能を改善することができる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.040206021972938
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Radiomics is an active area of research focusing on high throughput feature
extraction from medical images with a wide array of applications in clinical
practice, such as clinical decision support in oncology. However, noise in low
dose computed tomography (CT) scans can impair the accurate extraction of
radiomic features. In this article, we investigate the possibility of using
deep learning generative models to improve the performance of radiomics from
low dose CTs. We used two datasets of low dose CT scans -NSCLC Radiogenomics
and LIDC-IDRI - as test datasets for two tasks - pre-treatment survival
prediction and lung cancer diagnosis. We used encoder-decoder networks and
conditional generative adversarial networks (CGANs) trained in a previous study
as generative models to transform low dose CT images into full dose CT images.
Radiomic features extracted from the original and improved CT scans were used
to build two classifiers - a support vector machine (SVM) and a deep attention
based multiple instance learning model - for survival prediction and lung
cancer diagnosis respectively. Finally, we compared the performance of the
models derived from the original and improved CT scans. Encoder-decoder
networks and CGANs improved the area under the curve (AUC) of survival
prediction from 0.52 to 0.57 (p-value<0.01). On the other hand, Encoder-decoder
network and CGAN can improve the AUC of lung cancer diagnosis from 0.84 to 0.88
and 0.89 respectively (p-value<0.01). Moreover, there are no statistically
significant differences in improving AUC by using encoder-decoder network and
CGAN (p-value=0.34) when networks trained at 75 and 100 epochs. Generative
models can improve the performance of low dose CT-based radiomics in different
tasks. Hence, denoising using generative models seems to be a necessary
pre-processing step for calculating radiomic features from low dose CTs.
- Abstract(参考訳): 放射線学(radiomics)は医学画像からの高スループット特徴抽出に焦点を当てた活発な研究分野であり、腫瘍学における臨床決定支援など、臨床実践に幅広く応用されている。
しかし,低線量CTスキャンのノイズは放射線学的特徴の正確な抽出を損なう可能性がある。
本稿では,低線量CTを用いた深層学習生成モデルによる放射能向上の可能性について検討する。
低線量CTスキャン(NSCLC Radiogenomics)とLIDC-IDRI(LIDC-IDRI)の2つのデータセットを用いた。
従来,低線量CT像をフル線量CT画像に変換するために,エンコーダ・デコーダ・ネットワークと条件付き生成逆数ネットワーク(CGAN)を生成モデルとして用いた。
元のCTスキャンと改良されたCTスキャンから抽出した放射線学的特徴を用いて,生存予測と肺がん診断のための2つの分類器 – サポートベクターマシン(SVM)とディープアテンションベースマルチインスタンス学習モデル – を構築した。
最後に, 原型と改良型ctスキャンから得られたモデルの性能を比較した。
エンコーダデコーダネットワークとCGANは生存予測曲線(AUC)の面積を0.52から0.57(p-value<0.01)に改善した。
一方、Encoder-decoderネットワークとCGANは、それぞれ0.84から0.88および0.89の肺がん診断のAUCを改善することができる(p値<0.01)。
さらに、エンコーダデコーダネットワークとCGAN(p-value=0.34)を用いて75および100エポックのネットワークをトレーニングすることで、AUCの改善に統計的に有意な差はない。
生成モデルは、異なるタスクにおける低線量CTベースの放射能の性能を改善することができる。
したがって、低線量ctから放射能の特徴を計算するには、生成モデルを用いた雑音除去が必須な前処理であると考えられる。
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