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Enfoque Híbrido de Aprendizaje Profundo para la Detección Automática en Radiografías Musculoesqueléticas

Autores: Singh, Gurpreet; Anand, Darpan; Cho, Woong; Joshi, Gyanendra Prasad; Son, Kwang Chul

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Enfoque Híbrido de Aprendizaje Profundo para la Detección Automática en Radiografías Musculoesqueléticas


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Biología

Palabras clave

Redes neuronales convolucionales profundas
Radiografías musculoesqueléticas
ComDNet-512
Anomalías óseas
Radiografías de dedos
Soluciones computacionales basadas en aprendizaje profundo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La práctica de las redes neuronales convolucionales profundas en el campo de la medicina ha congregado un inmenso éxito y significado en las situaciones actuales. Anteriormente, los investigadores han desarrollado numerosos modelos para detectar anomalías en radiografías musculoesqueléticas de las extremidades superiores, pero no lograron alcanzar una precisión respetable en el caso de las radiografías de los dedos. En este artículo se propone una nueva arquitectura híbrida basada en redes neuronales profundas llamada ComDNet-512 para detectar de manera eficiente las anomalías óseas en la radiografía musculoesquelética de un paciente. ComDNet-512 comprende una estructura de pipeline de tres fases: compresión, entrenamiento de la red neuronal densa y redimensionamiento progresivo. El modelo híbrido ComDNet-512 se entrena con muestras de radiografías de dedos para hacer una predicción binaria, es decir, huesos normales o anormales. El modelo propuesto mostró resultados fenomenales cuando se validó cruzadamente en las muestras de prueba de pacientes con artritis y ofrece muchos resultados superiores en comparación con las prácticas de vanguardia. El modelo es capaz de lograr un área bajo la curva ROC (AUC) igual a 0.894 (sensibilidad = 0.941 y especificidad = 0.847). Los valores de Precisión, Recall, F1 Score y Kappa, registrados como 0.86, 0.94, 0.89 y 0.78, respectivamente, son mejores que los de cualquier modelo anterior. Con la creciente aparición de enormes casos de condiciones musculoesqueléticas en las personas, las soluciones computacionales basadas en aprendizaje profundo pueden desempeñar un papel importante en la realización de detecciones automatizadas en el futuro.

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