Chest X-rays (CXRs) are the most commonly performed diagnostic examination to detect cardiopulmonary abnormalities. However, the presence of bony structures such as ribs and clavicles can obscure subtle abnormalities resulting in diagnostic errors. This study aims to build a deep learning (DL)-based bone suppression model that identifies and removes these occluding bony structures in frontal CXRs to assist in reducing errors in radiological interpretation, including DL workflows, related to detecting manifestations consistent with Tuberculosis (TB). Several bone suppression models with various deep architectures are trained and their performances are evaluated in a cross-institutional test setting. The best-performing model (ResNet-BS) is used to suppress bones in the Shenzhen and Montgomery TB CXR collections. A VGG-16 model is pretrained on a large collection of publicly available CXRs. The CXR-pretrained model is then fine-tuned individually on the non-bone-suppressed and bone-suppressed CXRs of Shenzhen and Montgomery TB CXR collections to classify them as showing normal lungs or TB manifestations. The performances of these models are compared using several performance metrics, analyzed for statistical significance, and their predictions are qualitatively interpreted through class-selective relevance maps (CRM). It is observed that the models trained on bone-suppressed CXRs significantly outperformed the models trained individually on the non-bone-suppressed CXRs (p<0.05) in the Shenzhen and Montgomery TB collections. Models trained on bone-suppressed CXRs improved detection of TB-consistent findings and resulted in compact clustering of the data points in the feature space signifying that bone suppression improved the model sensitivity toward TB classification.


翻译:切斯特X射线(CXRs)是最常用的诊断性检测检测心肺异常的诊断性检查。 但是,骨肋和锁骨等骨骼结构的存在可能会掩盖细微的异常,从而导致诊断错误。 本研究旨在建立一个深层学习(DL)基骨抑制模型,用以识别和清除前方CXRs中这些隐蔽的骨骼结构,以帮助减少放射解释中的错误,包括与检测结核病(TB)有关的DL工作流程。一些具有各种深层结构的骨骼抑制模型得到了培训,其性能在跨机构测试设置中得到了评估。 最佳性能模型(ResNet-BS)被用来抑制深层和Montgome TBCXR收藏中的骨骼。 VGG-16模型在大量收集公开使用的CXRRs。 CXR的骨骼结构模型经过改进后,在非骨质压缩和骨质分类中得到了压缩的CXruple TBs 。 在经过培训的C-C-C-RR 模型中,通过经过培训的血压测试的血压性能分析结果。

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