This study aims to investigate the effects of including patients' clinical information on the performance of deep learning (DL) classifiers for disease location in chest X-ray images. Although current classifiers achieve high performance using chest X-ray images alone, our interviews with radiologists indicate that clinical data is highly informative and essential for interpreting images and making proper diagnoses. In this work, we propose a novel architecture consisting of two fusion methods that enable the model to simultaneously process patients' clinical data (structured data) and chest X-rays (image data). Since these data modalities are in different dimensional spaces, we propose a spatial arrangement strategy, termed spatialization, to facilitate the multimodal learning process in a Mask R-CNN model. We performed an extensive experimental evaluation comprising three datasets with different modalities: MIMIC CXR (chest X-ray images), MIMIC IV-ED (patients' clinical data), and REFLACX (annotations of disease locations in chest X-rays). Results show that incorporating patients' clinical data in a DL model together with the proposed fusion methods improves the performance of disease localization in chest X-rays by 12\% in terms of Average Precision compared to a standard Mask R-CNN using only chest X-rays. Further ablation studies also emphasize the importance of multimodal DL architectures and the incorporation of patients' clinical data in disease localisation. The architecture proposed in this work is publicly available to promote the scientific reproducibility of our study (https://github.com/ChihchengHsieh/multimodal-abnormalities-detection).


翻译:本研究旨在探究患者临床信息对深度学习分类器在胸部X光图像病灶定位性能中的影响。尽管现有分类器仅依赖胸部X光图像即能取得较高性能,但通过与放射科医生的访谈发现,临床数据对图像解读和正确诊断具有关键信息价值。本文提出一种包含两种融合方法的新型架构,使模型能够同时处理患者的临床数据(结构化数据)与胸部X光图像(图像数据)。针对这两类数据模态存在于不同维度空间的问题,我们提出一项名为"空间化"的空间排列策略,以促进Mask R-CNN模型中的多模态学习过程。我们进行了包含三个不同模态数据集的广泛实验评估:MIMIC CXR(胸部X光图像)、MIMIC IV-ED(患者临床数据)与REFLACX(胸部X光病灶位置标注)。结果表明,在深度学习模型中整合患者临床数据并采用所提出的融合方法,相较于仅使用胸部X光的标准Mask R-CNN模型,病灶定位的平均精度提升了12%。进一步的消融实验也强调了多模态深度学习架构及患者临床数据整合在病灶定位中的重要性。本文提出的架构已公开,以促进本研究的科学可复现性(https://github.com/ChihchengHsieh/multimodal-abnormalities-detection)。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
抢鲜看!13篇CVPR2020论文链接/开源代码/解读
专知会员服务
50+阅读 · 2020年2月26日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
MoCoGAN 分解运动和内容的视频生成
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月21日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
【推荐】全卷积语义分割综述
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年8月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
20+阅读 · 2020年6月8日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
MoCoGAN 分解运动和内容的视频生成
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月21日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
【推荐】全卷积语义分割综述
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年8月31日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员