In Silico Digital Breast Tomosynthesis Dataset for the Comparative Analysis of Deep Learning Models in Tumor Segmentation

Título traducido de la contribución: Conjunto de datos de tomosíntesis mamaria digital in silico para el análisis comparativo de modelos de aprendizaje profundo en la segmentación tumoral

Producción científica: Contribución a una revistaArtículorevisión exhaustiva

Resumen

La escasez de conjuntos de datos de tomosíntesis digital mamaria (DBT) disponibles públicamente limita significativamente el desarrollo de modelos robustos de aprendizaje profundo (DL) para la segmentación de tumores mamarios. En este estudio exploratorio de prueba de concepto, evaluamos la viabilidad de los datos de DBT generados in silico como fuente de entrenamiento para la segmentación tumoral. Se utilizó un conjunto de datos de 230 regiones de interés (ROI) bidimensionales (2D) derivadas de software aprobado por la FDA y que abarcan un espectro de densidades mamarias y complejidades tumorales, para entrenar 13 modelos de DL, incluyendo arquitecturas U-Net, FCN, DeepLabv3 y DeepLabv3+. Cada modelo se entrenó desde cero o se ajustó utilizando pesos preentrenados por COCO (columnas vertebrales ResNet50/101). El rendimiento se evaluó mediante la puntuación F1, la intersección sobre la unión (IoU), la precisión y la recuperación. Entre todos los modelos, U-Net entrenado desde cero y DeepLabv3 + ajustado con ResNet50 lograron los resultados más altos y consistentes (puntuaciones F1 de 82,52% y 84,98%, e IoU por imagen de 78,49% y 83,77%, respectivamente). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas utilizando la prueba de rangos con signo de Wilcoxon y la corrección de Bonferroni post hoc (α > 0,0042). Para evaluar la generalización entre dominios, el modelo U-Net de referencia se volvió a entrenar desde cero en un conjunto de datos híbrido que combinaba ROI DBT in silico y del mundo real, lo que produjo resultados prometedores (puntuación F1 de 79%). A pesar del cambio de dominio, estos hallazgos respaldan la utilidad de la DBT in silico como un recurso complementario para entrenar y comparar modelos DL, particularmente en entornos con datos limitados. Este estudio proporciona evidencia experimental fundamental para integrar datos in silico generados computacionalmente en flujos de trabajo de investigación de segmentación tumoral DBT basados ​​en IA.
Título traducido de la contribuciónConjunto de datos de tomosíntesis mamaria digital in silico para el análisis comparativo de modelos de aprendizaje profundo en la segmentación tumoral
Idioma originalInglés
Páginas (desde-hasta)1-17
Número de páginas17
PublicaciónJournal of Imaging Informatics in Medicine
DOI
EstadoPublicada - 4 ago. 2025

Palabras clave

  • Segmentación de tumores mamarios
  • Aprendizaje profundo U-Net
  • Tomosíntesis mamaria digital (DBT)
  • Entrenamiento híbrido
  • Datos in silico

Huella

Profundice en los temas de investigación de 'Conjunto de datos de tomosíntesis mamaria digital in silico para el análisis comparativo de modelos de aprendizaje profundo en la segmentación tumoral'. En conjunto forman una huella única.

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