Please wait ...
0% Complete
فارسی
Home
/
سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران
Improving Generalization in MRI-Based Deep Learning Models for Total Knee Replacement Prediction
Authors :
Ehsan Karami
1
Hamid Soltanian-Zadeh
2
1- School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran Tehran, Iran
2- School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran Tehran, Iran
Keywords :
knee osteoarthritis،deep learning،medical image analysis،MRI،total knee replacement prediction،model generalization
Abstract :
Knee osteoarthritis (KOA) is a common joint disease that causes pain and mobility issues. While MRI-based deep learning models have demonstrated superior performance in predicting total knee replacement (TKR) and disease progression, their generalizability remains challenging, particularly when applied to imaging data from different sources. In this study, we show that replacing batch normalization with instance normalization, using data augmentation, and applying contrastive loss improves generalization. For training and evaluation, we used MRI data from the Osteoarthritis Initiative (OAI) database, considering sagittal fat-suppressed intermediate-weighted turbo spin-echo (FS-IW-TSE) images as the source domain and sagittal fat-suppressed three-dimensional (3D) dual-echo in steady state (DESS) images as the target domain. The results demonstrated a statistically significant improvement in classification metrics across both domains by replacing batch normalization with instance normalization in the baseline model, generating augmented input views using the Global Intensity Non-linear (GIN) augmentation method, and incorporating a supervised contrastive loss alongside the classification loss to align representations of samples with the same label. In the source domain, this approach achieved an accuracy of 74.12 ± 2.90, an F1 score of 74.57 ± 3.33, and a ROC AUC of 80.65 ± 2.83, outperforming the baseline model, which scored 71.29 ± 4.43, 69.76 ± 4.58, and 77.79 ± 4.66, respectively. In the target domain, the method achieved an accuracy of 70.04 ± 2.49, F1 score of 67.30 ± 3.57, and ROC AUC of 78.12 ± 1.97, compared to the baseline’s 52.87 ± 3.17, 18.98 ± 16.89, and 59.33 ± 6.20. The GIN method with contrastive loss performed better than all evaluated single-source domain generalization methods when using 3D instance normalization. Comparing GIN with and without contrastive loss (for both normalization types) showed that adding contrastive loss consistently led to better performance.
Papers List
List of archived papers
ارزیابی بیومکانیکی دو ایمپلنت باریک در مقابل یک ایمپلنت برای جایگزینی دندان آسیای اول فک پایین: یک تحلیل المان محدود تحت بارگذاری استاتیک و دینامیک
محدثه سادات حسینی میانگفشه - سید عطااله هاشمی
Evaluation of Primary Stability of Dental Implants in Synthetic and Natural Bone A Comparative Study
Mahdi Farrokhi Kashtiban - Gholamreza Rouhi
هوش مصنوعی و تحول مدیریت استعداد: گذر از رویکرد های سنتی به عصر تکنولوژی
مهسا کریمی دستنائی - مهدی ندری
بررسی مربوط بودن ارزش اطلاعات حسابداری با استفاده از روش CART: یک مطالعه برای شرکتهای داروسازی در بورس اوراق بهادار تهران
نوراله خدادادی - مهرداد قنبری - بابک جمشیدی نوید - جواد مسعودی
بلاکچین برای آینده مدیریت زنجیره تأمین پایدار در صنعت چهارم
زهرا کرمی
Investigating the impact of arm swing on lower limb forces using machine learning techniques
Mohammad Reza Seidgar - Hadi Farahani - Mostafa Rostami - Elham Naziri - Sadegh Madadi
Improving Generalization in MRI-Based Deep Learning Models for Total Knee Replacement Prediction
Ehsan Karami - Hamid Soltanian-Zadeh
بررسی رابطه بین توانایی مدیران و تاخیر قیمت سهام شرکتهای پذیرفتهشده در بورس اوراق بهادار تهران
حمیدرضا عزیزی
شناسایی نقش تحولآفرین هوش مصنوعی بر خودکارسازی فرآیندهای حسابداری و سادهسازی گزارشهای مالی
صدیقه بخشی زاده باغستانی
تاثیر مسئولیتپذیری اجتماعی شرکت بر مالیسازی شرکت با تاکید بر هزینههای نمایندگی
بهمن عبدی گلزار - سمیرا هنرمایه
more
Samin Hamayesh - Version 44.7.0