論文の概要: Expert Validation of Synthetic Cervical Spine Radiographs Generated with a Denoising Diffusion Probabilistic Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.22166v1
• Date: Sat, 25 Oct 2025 05:25:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 15:28:14.897607
• Title: Expert Validation of Synthetic Cervical Spine Radiographs Generated with a Denoising Diffusion Probabilistic Model
• Title（参考訳）: Denoising Diffusion Probabilistic Model を用いた合成頚椎X線撮影の専門的検証
• Authors: Austin A. Barr, Brij S. Karmur, Anthony J. Winder, Eddie Guo, John T. Lysack, James N. Scott, William F. Morrish, Muneer Eesa, Morgan Willson, David W. Cadotte, Michael M. H. Yang, Ian Y. M. Chan, Sanju Lama, Garnette R. Sutherland,
• Abstract要約: 頚椎X線CT(Cervical Spine X-ray Atlas)から4,963枚の画像で訓練した拡散確率モデル(DDPM)を用いて,現実的な頚椎X線画像を生成する。 専門家は、実画像と3つの合成画像を含む50の四重項をレビューし、実際の画像のレーティングリアリズムを4ポイントスケールで特定した。 以上の結果より, DDPM産生頚椎X線は, 臨床像と鑑別が困難であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6873565341012776
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Machine learning in neurosurgery is limited by challenges in assembling large, high-quality imaging datasets. Synthetic data offers a scalable, privacy-preserving solution. We evaluated the feasibility of generating realistic lateral cervical spine radiographs using a denoising diffusion probabilistic model (DDPM) trained on 4,963 images from the Cervical Spine X-ray Atlas. Model performance was monitored via training/validation loss and Frechet inception distance, and synthetic image quality was assessed in a blinded "clinical Turing test" with six neuroradiologists and two spine-fellowship trained neurosurgeons. Experts reviewed 50 quartets containing one real and three synthetic images, identifying the real image and rating realism on a 4-point Likert scale. Experts correctly identified the real image in 29% of trials (Fleiss' kappa=0.061). Mean realism scores were comparable between real (3.323) and synthetic images (3.228, 3.258, and 3.320; p=0.383, 0.471, 1.000). Nearest-neighbor analysis found no evidence of memorization. We also provide a dataset of 20,063 synthetic radiographs. These results demonstrate that DDPM-generated cervical spine X-rays are statistically indistinguishable in realism and quality from real clinical images, offering a novel approach to creating large-scale neuroimaging datasets for ML applications in landmarking, segmentation, and classification.
• Abstract（参考訳）: 神経外科における機械学習は、大規模で高品質な画像データセットを組み立てる際の課題によって制限されている。 合成データはスケーラブルでプライバシ保護のソリューションを提供する。 頚椎X線CT(Cervical Spine X-ray Atlas)から4,963枚の画像で訓練した denoising diffusion probabilistic model (DDPM) を用いて, 現実的な頚椎X線撮影の可能性を検討した。 モデル性能はトレーニング/バリデーション損失とFrechet開始距離によって監視され、合成画像の品質は6人の神経放射線科医と2人のスピネル・フェローシップ訓練された神経外科医によるブラインドド・"クリニカル・チューリング・テスト"で評価された。 専門家は50の四重項に1つの実像と3つの合成画像が含まれており、実際の画像と4点のイコールトスケールでのレーティングリアリズムを特定した。 専門家は29%の試験で実像を正確に同定した(Fleiss' kappa=0.061)。 平均的リアリズムスコアは実 (3.323) と合成画像 (3.228, 3.258, 3.320; p=0.383, 0.471, 1.000) に匹敵する。 最寄りの分析では暗記の証拠は見つからなかった。 また、20,063個の合成ラジオグラフィーのデータセットも提供する。 以上の結果から, DDPM産生頚椎X線は実写と臨床画像の質において統計的に区別できないことが示され, ランドマーク, セグメンテーション, 分類におけるML応用のための大規模神経画像データセットを作成するための新しいアプローチが提案されている。

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