Artificial intelligence (AI) in radiology has made great strides in recent years, but many hurdles remain. Overfitting and lack of generalizability represent important ongoing challenges hindering accurate and dependable clinical deployment. If AI algorithms can avoid overfitting and achieve true generalizability, they can go from the research realm to the forefront of clinical work. Recently, small data AI approaches such as deep neuroevolution (DNE) have avoided overfitting small training sets. We seek to address both overfitting and generalizability by applying DNE to a virtually pooled data set consisting of images from various institutions. Our use case is classifying neuroblastoma brain metastases on MRI. Neuroblastoma is well-suited for our goals because it is a rare cancer. Hence, studying this pediatric disease requires a small data approach. As a tertiary care center, the neuroblastoma images in our local Picture Archiving and Communication System (PACS) are largely from outside institutions. These multi-institutional images provide a heterogeneous data set that can simulate real world clinical deployment. As in prior DNE work, we used a small training set, consisting of 30 normal and 30 metastasis-containing post-contrast MRI brain scans, with 37% outside images. The testing set was enriched with 83% outside images. DNE converged to a testing set accuracy of 97%. Hence, the algorithm was able to predict image class with near-perfect accuracy on a testing set that simulates real-world data. Hence, the work described here represents a considerable contribution toward clinically feasible AI.


翻译:近些年来,放射学中的人工智能(AI)取得了巨大的进步,但仍有许多障碍。适应性和缺乏通用性是阻碍准确和可靠的临床部署的重要持续挑战。如果AI算法可以避免过度适应并实现真正的普遍性,那么它们可以从研究领域进入临床工作的前沿。最近,诸如深神经神经进化(DNE)等小型数据AI方法避免了过度配置小型培训组。我们试图通过将DNE应用到一个由不同机构图像构成的虚拟集成数据集来解决过分配置和通用问题。我们使用的案例是将神经淋巴瘤大脑在MRI上进行分类。Neurblastoma非常适合我们的目标,因为它是一种罕见的癌症。因此,研究这种病需要从研究领域到临床工作的最前沿的临床工作。作为三级护理中心,我们本地图像档案和通信系统中的神经病图象(DCS)大多来自外部机构。这些多机构图像代表了一套可模拟真实世界临床部署的混和数据集。正如先前的DNEE工作那样,我们用一个小型的图像(MLA)在外部测试中做了一个包含正常的30%的测试。

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