临床研究
深度学习中标准化人工标注在早产儿视网膜病变图像识别中的应用
中华实验眼科杂志, 2019,37(8) : 653-657. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2019.08.013
摘要
目的

评估深度学习中标准化人工标注在早产儿视网膜病变(ROP)图像识别中的应用价值。

方法

根据ROP国际分类标准,将ROP各期病变分为分期病变和附加病变。标注图片来源于汕头国际眼科中心,采用分层抽样法随机提取2009年8月至2018年7月ROP各期病变1 464帧图片,分为3个组:分期病变组(亚组1∶173帧,亚组2∶117帧)和附加病变组(亚组1∶163帧,亚组2∶116帧)为培训标注用图片;一致性标注图组(895帧)为验证培训效果的图片组。标注人员包括2名资深专家、3名高年资医生和3名实习医生。全体标注人员进行统一标注的图片标注培训。以专家组标注结果为参照,标注一致率≥90%作为合格标准。分组比较分析标注结果并与深度学习方法的结果进行比较。分析非专家医师组以及深度学习方法与专家标注结果比较的一致性。

结果

首次培训后,高年资组和实习医师组整体一致率在2种病变标注中均低于90%。经过2~3次标准化培训后,高年资组医师和实习医师组医师对分期病变标注的整体一致率分别为98.99%(Kappa=0.979)和99.22%(Kappa=0.984),对附加病变标注的整体一致率分别为97.43%(Kappa=0.914)和98.11%(Kappa=0.935),一致性好;人机结合基础上的深度学习对分期病变标注的整体一致率为94.08%(Kappa=0.880),一致性较好。

结论

标准化人工标注可提升深度学习对ROP图像识别的智能化效率,并能作为眼科医师同质化、规范化阅片培训的创新方法。

引用本文: 汪佶, 张贵华, 林建伟, 等.  深度学习中标准化人工标注在早产儿视网膜病变图像识别中的应用 [J] . 中华实验眼科杂志, 2019, 37(8) : 653-657. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2019.08.013.
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深度学习是人工智能(artifical intelligence,AI)领域的主要技术,由于其对图像识别率高的特点而被应用于医学影像诊断,目前已在眼科、放射科、皮肤科及病理学等方面广泛应用,为临床诊断及远程医疗提供了新的诊疗模式[1,2,3,4,5]。深度学习不仅需要海量的人工标注的样本数据,同时也要求训练集与外部应用集的高度一致,这使得深度学习算法在医学领域的应用受到限制。深度学习模型的预测效果高度依赖训练样本的标注质量[6]。合格的样本既要符合内部既定标准,又要能接受外部验证,缺一不可,样本标注的质量是保证AI一致性的关键。英国的糖尿病视网膜病变筛查项目中已将样本标注质量保证作为常规执行要求,并建立了标准培训模式[7],但在眼科各类疾病应用标准化人工标注培训的结果与深度学习的比较研究未见报道。早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity,ROP)是世界上主要的儿童致盲眼病,已列入新生儿常规筛查项目,筛查所得的眼底照片中病变类型多样且变异大、图片质量不一,影响阅片者内部或之间的诊断一致性,因此,有必要建立标准化人工标注培训方法。本研究中以ROP建立人机结合的深度学习方法,探讨AI在ROP的临床监控和治疗中的应用价值,为建立标准化的动态AI评价系统提供依据。

 
 
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