Accurate and efficient classification of thoracic diseases in chest X-ray (CXR) images is crucial for timely diagnosis and treatment. However, the presence of multiple pathologies with overlapping visual characteristics poses significant challenges for automated classification systems. In this study, we propose two novel hierarchical multi-label classification techniques, namely the loss-based and logit-based methods, to address these challenges by leveraging the hierarchical relationships among different thoracic pathologies. The loss-based technique integrates hierarchical information directly into the optimization process, while the logit-based method adjusts the predicted probabilities of each class based on its parent class in the disease taxonomy. We evaluate the performance of both techniques using three large-scale CXR datasets: CheXpert (224,316 CXRs), PADCHEST (160,000 CXRs), and NIH (112,120 CXRs). The experimental results demonstrate significant improvements in accuracy, AUC, and F1 scores compared to the baseline method across various pathologies. The logit-based and loss-based methods improve accuracy by 12\% and 11\%, AUC by 13\% and 10\%, and F1 scores by 24\% and 12\%, respectively compared to the baseline. These results represent a substantial improvement over the baseline method. Furthermore, we conduct a comprehensive statistical analysis to validate the robustness and reliability of the proposed techniques. The integration of domain-specific hierarchical knowledge not only enhances the classification performance but also provides a more interpretable output for clinical decision support. Our findings highlight the potential of hierarchical multi-label classification in advancing computer-aided diagnosis systems for chest radiography.


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分类学是分类的实践和科学。Wikipedia类别说明了一种分类法,可以通过自动方式提取Wikipedia类别的完整分类法。截至2009年,已经证明,可以使用人工构建的分类法(例如像WordNet这样的计算词典的分类法)来改进和重组Wikipedia类别分类法。 从广义上讲,分类法还适用于除父子层次结构以外的关系方案,例如网络结构。然后分类法可能包括有多父母的单身孩子,例如,“汽车”可能与父母双方一起出现“车辆”和“钢结构”;但是对某些人而言,这仅意味着“汽车”是几种不同分类法的一部分。分类法也可能只是将事物组织成组,或者是按字母顺序排列的列表;但是在这里,术语词汇更合适。在知识管理中的当前用法中,分类法被认为比本体论窄,因为本体论应用了各种各样的关系类型。 在数学上,分层分类法是给定对象集的分类树结构。该结构的顶部是适用于所有对象的单个分类,即根节点。此根下的节点是更具体的分类,适用于总分类对象集的子集。推理的进展从一般到更具体。

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