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
طراحی سیستم تشخیص نفوذ مبتنی بر یادگیری فدراسیونی در شبکههای توزیعشده اینترنت اشیا
سیدکاظم سیدولیلو - امین بابازاده سنگر
راهبرد تجاری و رفتار نامتقارن هزینهها با تاکید بر نقش توانایی مدیریتی شواهدی از شرکتهای پذیرفته شده بورس اوراق بهادار تهران و مسقط
علی انصاری - مهدی بشکوه
Diagnosis of Multiple Sclerosis Using Recurrence Plot of EEG
Neda Baghestani - Amin Janghorbani
تاثیر رویکرد حسابداری و مالی بر قضاوت وتصمیم گیری اثر خود هویتی سبز بر تغییر قصدخرید با نقش میانجی ارزش ادراکی و تعدیل کنندگی خودهمسویی ( مورد مطالعه :مشتریان فروشگاه اینترنتی جوپزی)
حسین بوذری
تحلیل اثر انشعاب فیبر بر خواص مکانیکی تاندون در محل اتصال به استخوان
فاطمه شهماری میکائیل درسی - هادی تقی زاده
آیندهپژوهی زنجیره تأمین بینالمللی در عصر هوش مصنوعی: چشماندازی دادهمحور به تأمین و خرید جهانی
اکرم معصومی دهقی - الهام گرک یراق - محمد علی جان نثاریان لادانی - روح اله جزینی درچه
حسابداری و حسابرسی با فناوری بلاک چین و هوش مصنوعی: بررسی ادبیات
رعنا شهدآور - محمد فرجی بنائی - مریم لطفی - فاطمه ذوالفقاری
بررسی علمی کاربردهای هوش مصنوعیAI در بهینهسازی عملکرد و ایمنی درصنعت نیروگاه هستهای چالشها و راهکارهای بومی مورد مطالعه نیروگاه هسته ای بوشهر
حسین بوذری
تحلیل محتوا و دادهکاوی نظرات کاربران ایرانی درباره برندهای آرایشی منتخب در شبکههای اجتماعی با هوش مصنوعی
بهزاد بالازاده - حسین بوداقی - نازلی قراچورلو
The Technological Pillars of Smart Hospitals: A 2022–2025 Review of IoMT, Wearables/RTLS/RFID, Robotics (IoRT), and VR/AR
Ali Karaminejad - Naeme Kadkhodai Eliaderani - Sahar Jafari - Mahdi Jafari Asl
more
Samin Hamayesh - Version 42.5.2