Relatively abundant availability of medical imaging data has provided significant support in the development and testing of Neural Network based image processing methods. Clinicians often face issues in selecting suitable image processing algorithm for medical imaging data. A strategy for the selection of a proper model is presented here. The training data set comprises optical coherence tomography (OCT) and angiography (OCT-A) images of 50 mice eyes with more than 100 days follow-up. The data contains images from treated and untreated mouse eyes. Four deep learning variants are tested for automatic (a) differentiation of tumor region with healthy retinal layer and (b) segmentation of 3D ocular tumor volumes. Exhaustive sensitivity analysis of deep learning models is performed with respect to the number of training and testing images using 8 eight performance indices to study accuracy, reliability/reproducibility, and speed. U-net with UVgg16 is best for malign tumor data set with treatment (having considerable variation) and U-net with Inception backbone for benign tumor data (with minor variation). Loss value and root mean square error (R.M.S.E.) are found most and least sensitive performance indices, respectively. The performance (via indices) is found to be exponentially improving regarding a number of training images. The segmented OCT-Angiography data shows that neovascularization drives the tumor volume. Image analysis shows that photodynamic imaging-assisted tumor treatment protocol is transforming an aggressively growing tumor into a cyst. An empirical expression is obtained to help medical professionals to choose a particular model given the number of images and types of characteristics. We recommend that the presented exercise should be taken as standard practice before employing a particular deep learning model for biomedical image analysis.


翻译:相对丰富的医学成像数据为开发和测试以神经网络为基础的图像处理方法提供了大量支持。临床医生在为医学成像数据选择合适的图像处理算法时常常面临问题。此处介绍了选择一个适当模型的战略。培训数据集包括50个小鼠眼睛的光一致性透析(OCT)和动画(OCT-A)图像,其后续时间超过100天。数据包含来自经处理和未经处理的老鼠眼睛的图像。测试了四个深层次学习变量,以便自动(a) 区分肿瘤区域,使其具有健康的视网膜层;(b) 将3D肿瘤数量进行分解。对深层学习模型的解析敏感性分析是在使用8个性能指数的培训和测试图像数量方面进行的,以研究准确性、可靠性/可复制性和速度。UVgg16的U-net最适合通过治疗的肿瘤数据集(变异性很大)和内嵌主骨部肿瘤数据模型(略有变) 损失值和底部显性图解(R.M.S.E.

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