Please wait ...
0% Complete
فارسی
Home
/
سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران
Improving Generalization in MRI-Based Deep Learning Models for Total Knee Replacement Prediction
Authors :
Ehsan Karami
1
Hamid Soltanian-Zadeh
2
1- School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran Tehran, Iran
2- School of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering, University of Tehran Tehran, Iran
Keywords :
knee osteoarthritis،deep learning،medical image analysis،MRI،total knee replacement prediction،model generalization
Abstract :
Knee osteoarthritis (KOA) is a common joint disease that causes pain and mobility issues. While MRI-based deep learning models have demonstrated superior performance in predicting total knee replacement (TKR) and disease progression, their generalizability remains challenging, particularly when applied to imaging data from different sources. In this study, we show that replacing batch normalization with instance normalization, using data augmentation, and applying contrastive loss improves generalization. For training and evaluation, we used MRI data from the Osteoarthritis Initiative (OAI) database, considering sagittal fat-suppressed intermediate-weighted turbo spin-echo (FS-IW-TSE) images as the source domain and sagittal fat-suppressed three-dimensional (3D) dual-echo in steady state (DESS) images as the target domain. The results demonstrated a statistically significant improvement in classification metrics across both domains by replacing batch normalization with instance normalization in the baseline model, generating augmented input views using the Global Intensity Non-linear (GIN) augmentation method, and incorporating a supervised contrastive loss alongside the classification loss to align representations of samples with the same label. In the source domain, this approach achieved an accuracy of 74.12 ± 2.90, an F1 score of 74.57 ± 3.33, and a ROC AUC of 80.65 ± 2.83, outperforming the baseline model, which scored 71.29 ± 4.43, 69.76 ± 4.58, and 77.79 ± 4.66, respectively. In the target domain, the method achieved an accuracy of 70.04 ± 2.49, F1 score of 67.30 ± 3.57, and ROC AUC of 78.12 ± 1.97, compared to the baseline’s 52.87 ± 3.17, 18.98 ± 16.89, and 59.33 ± 6.20. The GIN method with contrastive loss performed better than all evaluated single-source domain generalization methods when using 3D instance normalization. Comparing GIN with and without contrastive loss (for both normalization types) showed that adding contrastive loss consistently led to better performance.
Papers List
List of archived papers
Investigation of microbubble motion in a microvessel with various obstructions filled with viscous fluid: A finite element modeling study
Mahdi Mirzaei - Afsaneh Mojra
تشخیص حملات اینترنتی با مدل های زبانی بزرگ تقطیری در شبکه های توزیع شده
جواد جهانگیری درزه کنانی - امین بابازاده
In-silico Molecular Investigation of Caloubater crescentus Bioadhesive Proteins
Yeganeh Kayalha - Maryam Azimzadeh Irani
مخابرات و اینترنت اشیا: زیرساختهای نوین برای اقتصاد دیجیتال
سجاد یوسفی - مریم پورنجف - آمنه احمدی - شکوفه گرینی - حسنا هاشم بیگی
بهبود راهکار انتخاب ویژگی ترکیبی با ارزیابی یکپارچه روابط خطی و غیرخطی ویژگیها
سید مجتبی سیف
تاثیر هوش مصنوعی بر تغییرات سیاست های مالی: چالش ها و فرصت ها
بهارک یادگار جمشیدی - جمال سبک دستی - زینب رضائی - امین مقتدری
تأثیر محافظهکاری حسابداری بر ارزش شرکت با تأکید بر نقش متنوع سازی شرکتی
ابراهیم نویدی عباسپور - فاطمه منافی
مطالعه ای بر نقش نوآوری و روش های فناوری اطلاعات (بلاک چین، اینترنت اشیا، حسابداری ابری، کلان داده) در کیفیت سیستم های اطلاعات حسابداری
فاطمه سپهوند - محمود همت فر
مخابرات و اینترنت اشیا: زیرساختهای نوین برای اقتصاد دیجیتال
سجاد یوسفی - مریم پورنجف - آمنه احمدی - شکوفه گرینی - حسنا هاشم بیگی
همآوایی در شبکهای جهانکوچک و متشکل از نورونهای ممریستوری
محمدمهدی شیرزاد - مهتاب مهراب بیک - سجاد جعفری
more
Samin Hamayesh - Version 44.7.0