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
بررسی و تحلیل محتوای تغییرات حسابداری در بستر بلاکچین
زهرا شیخی - سپیده زارع خورمیزی
بررسی کاربرد تکنیک های هوش مصنوعی در سیستم های توصیه گر
آسیه یاوری - علی اکبر نقابی
تأثیر گردش سیاسی بر رفتار گزارشگری حسابرس با تأکید بر اندازه موسسه حسابرسی
فریور بلندنظر - مرتضی خانلاری
بررسی تاثیر مهندسی مالی و مدیریت ریسک بر مدیریت پروژه های ساخت عمرانی
محمد محسنی - جعفر نیکومنش - علی محمدی
تحلیل پارامترهای کلیدی مؤثر در شکست پچ چسبنده ترمیمی تاندون روتاتورکاف با مدلسازی اجزای محدود
شقایق راست قلم - آزاده قوچانی - محسن صراف بید آباد
نقش هوش مصنوعی در چابکی زنجیره تامین بر اساس دیدگاه زنجیره تامین بشردوستانه
اسماعیل محبی کندسری
نقش حاکمیت شرکتی و شهرت در افشا مسولیت اجتماعی شرکت و عملکرد شرکت
رسول عبدی - سعید فردوسی
Robotic-Assisted Early Rehabilitation Post Total Knee Arthroplasty: An Experimental Investigation
Raed Abdulameer Mahmood Alalvani - Ali Selk Ghafari
شناسایی و اولویت بندی قابلیت های پویای حسابداری دایره ای بر مبنای جریان های مواد در اقتصاد دایره ای
ایران فخری نژاد
کاربرد رویکرد بازیابی اطلاعات در تحلیل داده های بیماران دیابتی
زهرا محمدی فرد چینی بلاغ
more
Samin Hamayesh - Version 44.4.0