undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Helsingin yliopisto

Annala Leevi

Jyväskylän yliopisto

Prezja Fabi

Kiiskinen Sampsa

Ojala Timo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Lehti/Sarja

Algorithms

Emojulkaisun nimi

Algorithms

Kustantaja

MDPI

Volyymi

17

Numero

1

Artikkelinumero

8

Julkaisu­foorumi

75024

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