Exploring the Efficacy of Base Data Augmentation Methods in Deep Learning-Based Radiograph Classification of Knee Joint Osteoarthritis
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Prezja, Fabi; Annala, Leevi; Kiiskinen, Sampsa; Ojala, Timo
Abstrakti:
Diagnosing knee joint osteoarthritis (KOA), a major cause of disability worldwide, is challenging due to subtle radiographic indicators and the varied progression of the disease. Using deep learning for KOA diagnosis requires broad, comprehensive datasets. However, obtaining these datasets poses significant challenges due to patient privacy and data collection restrictions. Additive data augmentation, which enhances data variability, emerges as a promising solution. Yet, it’s unclear which augmentation techniques are most effective for KOA. Our study explored data augmentation methods, including adversarial techniques. We used strategies like horizontal cropping and region of interest (ROI) extraction, alongside adversarial methods such as noise injection and ROI removal. Interestingly, rotations improved performance, while methods like horizontal split were less effective. We discovered potential confounding regions using adversarial augmentation, shown in our models’ accurate classification of extreme KOA grades, even without the knee joint. This indicated a potential model bias towards irrelevant radiographic features. Removing the knee joint paradoxically increased accuracy in classifying early-stage KOA. Grad-CAM visualizations helped elucidate these effects. Our study contributed to the field by pinpointing augmentation techniques that either improve or impede model performance, in addition to recognizing potential confounding regions within radiographic images of knee osteoarthritis.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Helsingin yliopisto
Annala Leevi
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Emojulkaisun nimi
Kustantaja
Volyymi
17
Numero
1
Artikkelinumero
8
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €
1686
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi
2023
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Terveystiede
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Sveitsi
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.3390/a17010008
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä