Along with rich health-related metadata, an ongoing imaging study has acquired MRI of over 40,000 male and female UK Biobank participants aged 44-82 since 2014. Phenotypes derived from these images, such as measurements of body composition, can reveal new links between genetics, cardiovascular disease, and metabolic conditions. In this retrospective study, six measurements of body composition were automatically estimated by ResNet50 neural networks for image-based regression from neck-to-knee body MRI. Despite the potential for high speed and accuracy, these networks produce no output segmentations that could indicate the reliability of individual measurements. The presented experiments therefore examine mean-variance regression and ensembling for predictive uncertainty estimation, which can quantify individual measurement errors and thereby help to identify potential outliers, anomalies, and other failure cases automatically. In 10-fold cross-validation on data of about 8,500 subjects, mean-variance regression and ensembling showed complementary benefits, reducing the mean absolute error across all predictions by 12%. Both improved the calibration of uncertainties and their ability to identify high prediction errors. With intra-class correlation coefficients (ICC) above 0.97, all targets except the liver fat content yielded relative measurement errors below 5%. Testing on another 1,000 subjects showed consistent performance, and the method was finally deployed for inference to 30,000 subjects with missing reference values. The results indicate that deep regression ensembles could ultimately provide automated, uncertainty-aware measurements of body composition for more than 120,000 UK Biobank neck-to-knee body MRI that are to be acquired within the coming years.


翻译:除了丰富的与健康有关的元数据外,目前正在进行的一项成像研究还获得了自2014年以来40,000多名年龄44-82岁的英国生物库男女参与者的MRI。2014年以来,从这些图像中得出的基因类型,例如身体构成的测量,可以揭示遗传学、心血管疾病和代谢条件之间的新联系。在这项追溯研究中,ResNet50神经网络自动估算了六种身体构成的测量,以便从颈部到膝部的机体MRI进行基于图像的回归。尽管速度和准确度可能很高,但这些网络没有产生显示个人测量可靠性的产出偏差。因此,推出的实验审查了从这些图像中得出的平均偏差回归,并汇集了预测不确定性的估计性估算值,从而可以量化个人测量错误,从而有助于自动识别可能的外系、心血管疾病、心血管疾病和其他衰竭情况。在ResNet50神经网络中,对人体构成的六种测量结果进行了十倍的交叉校验,将所有预测的绝对误差减少12%。同时改进了不确定性的校准度及其识别高预测误误差的能力。随着内部的银行内部相关关系相关变量相关系数值的估算值(ICC),可以量化误算出个人测量误差差差差差差差差差差差差差差差差差,从而得出了个人测量出个人测量出个人测算出个人测量出个人测量出个人误差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差差数,除0.970.97,最终标值,最终标值,最终标值,最终标值,最终标值,最终标值为直标值超过肝标值为直标值,最终标值为0.97,最终标值为直标值为肝标值为直标值为肝标值为直标值为直标值为直标值为直标值为直标值为直标值为直标值,直标值为直标值,最终标值为直标值为直标值为直标值为直标值为直标值为直标值为直标值,直值为直值,直标值,最终标值,直至直值为直值为直值为直值为直值,直值,直值为直值为直值为直值,

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