Artificial Intelligence (AI)-based models can help in diagnosing COVID-19 from lung CT scans and X-ray images; however, these models require large amounts of data for training and validation. Many researchers studied Generative Adversarial Networks (GANs) for producing synthetic lung CT scans and X-Ray images to improve the performance of AI-based models. It is not well explored how good GAN-based methods performed to generate reliable synthetic data. This work analyzes 43 published studies that reported GANs for synthetic data generation. Many of these studies suffered data bias, lack of reproducibility, and lack of feedback from the radiologists or other domain experts. A common issue in these studies is the unavailability of the source code, hindering reproducibility. The included studies reported rescaling of the input images to train the existing GANs architecture without providing clinical insights on how the rescaling was motivated. Finally, even though GAN-based methods have the potential for data augmentation and improving the training of AI-based models, these methods fall short in terms of their use in clinical practice. This paper highlights research hotspots in countering the data scarcity problem, identifies various issues as well as potentials, and provides recommendations to guide future research. These recommendations might be useful to improve acceptability for the GAN-based approaches for data augmentation as GANs for data augmentation are increasingly becoming popular in the AI and medical imaging research community.


翻译:人工智能(AI)模型可以帮助从肺部 CT 扫描和 X 射线图像中诊断 COVID-19;然而,这些模型需要大量数据进行训练和验证。许多研究人员研究了生成对抗网络(GANs)用于生成合成肺部 CT 扫描和 X 射线图像,以提高基于 AI 的模型的性能。目前还没有深入研究 GAN 基于方法用于生成可靠的合成数据的表现。本文分析了 43 篇发表的研究,报告了 GANs 用于合成数据生成的研究。其中许多研究存在数据偏差、缺乏可重复性和缺乏来自放射科医师或其他领域专家的反馈。这些研究中的一个普遍问题是源代码不可用,阻碍了可重复性。这些研究包括了输入图像的调整大小以训练现有的 GANs 架构,但并未提供关于如何考虑调整大小的临床见解。最后,在临床实践中,尽管基于 GAN 的方法可能有助于数据扩充和改善基于 AI 的模型的训练,但这些方法在实际应用中还存在一些缺陷。本文重点介绍了应对数据稀缺问题的研究热点,确定了各种问题和潜力,并提出了建议,以指导未来的研究。这些建议可以有助于提高 GAN 基于方法用于数据扩充的可接受性,因为在 AI 和医学成像研究社区中,GANs 用于数据扩充正变得越来越流行。

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