逐步转移学习专家级儿童脑瘤MRI细分在有限的数据场景
Aidan Boyd1, Zezhong Ye1, Sanjay P Prabhu1
1From the Artificial Intelligence in Medicine (AIM) Program, Mass General Brigham, Harvard Medical School, Boston, Mass (A.B., Z.Y., Y.Z., A.Z., H.H., R.C., H.J.W.L.A., B.H.K.); Department of Radiation Oncology (A.B., Z.Y., M.C.T., Y.Z., A.Z., H.H., R.C., K.X.L., D.A.H.K., H.J.W.L.A., B.H.K.) and Department of Radiology (H.J.W.L.A.), Brigham and Women's Hospital, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, 75 Francis St, Boston, MA 02115; Department of Radiology, Boston Children's Hospital, Harvard Medical School, Boston, Mass (S.P.P., S.V., T.Y.P.); Department of Biostatistics and Computational Biology, Harvard T.H. Chan School of Public Health, Boston, Mass (P.J.C.); Center for Data-Driven Discovery in Biomedicine (D3b) (A.N., A.C.R.) and Department of Neurosurgery (A.C.R.), Children's Hospital of Philadelphia, Philadelphia, Pa; Department of Radiology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pa (A.N.); Departments of Neurology, Pediatrics, and Neurologic Surgery, University of California, San Francisco, San Francisco, Calif (S.M.); and Department of Radiology and Nuclear Medicine, CARIM & GROW, Maastricht University, Maastricht, the Netherlands (H.J.W.L.A.).
使用逐步转移学习的深度学习模型实现了儿科脑瘤的专家级细分. 这种AI方法在MRI细分任务中显示出高临床可接受性和准确性.
科学领域:
- 医疗成像中的人工智能
- 瘤学和放射学 在线诊断
- 儿科神经瘤学 儿科神经瘤学
背景情况:
- 在MRI上精确细分儿科脑瘤对于诊断和治疗计划至关重要.
- 有限的数据场景给开发高性能深度学习模型带来了挑战.
- 转移学习提供了一种有前途的方法,以更小的数据集来提高模型性能.
研究的目的:
- 开发和外部验证一个深度学习模型用于小儿脑瘤细分,使用逐步转移学习.
- 与专家细分相比,评估人工智能生成的细分的临床可接受性.
主要方法:
- 这是一项回顾性研究,利用来自国家联盟 (n=184) 和儿科癌症中心 (n=100) 的两个T2加权MRI数据集.
- 开发深度学习神经网络,采用逐步转移学习策略,用于儿科低度质瘤细分.
- 外部测试和随机盲目的评估由三个临床医生使用利克特尺度和图灵测试来评估临床可接受性.
主要成果:
- 最好的AI模型,利用域内逐步转移学习,实现了0.88.8的Dice中位数得分系数.
- 外部测试显示出卓越的准确性,人工智能细分产生了与专家参考资料相比0.82的平均子相似系数.
- 临床医生平均评价人工智能细分更高 (利克特得分中位数为9比7),并发现它们在临床上更可接受 (80.2%比65.4%).
结论:
- 逐步转移学习促进了专家级的自动细分和儿科脑瘤的体积测量.
- 开发的AI模型具有很高的临床可接受性,与人类专家的表现相当或超过.
- 这种方法具有显著的潜力,可以提高儿科神经瘤学成像分析的效率和准确性.


