Externí validace modelu založeného na hlubokém učení pro detekci plicní embolie na CT vyšetřeních hrudníku

Plicní embolie (PE) je potenciálně smrtelné onemocnění, pokud není rychle diagnostikováno a léčeno. CTPA hrudníku zůstává v dnešní době zlatým standardem pro diagnostiku, ale PE lze mimochodem nalézt i na vylepšených CT vyšetřeních. Většina vyšetření CTPA se provádí na klinikách v případě podezření na PE v urgentních stavech, zatímco menšina se provádí pro stavy podezřelého nebo ověřeného chronického plicního tromboembolismu, onemocnění často přehlíženého na CT vyšetřeních, které je však ovlivněno vysokou morbiditou a špatnou prognózou, pokud se neléčí. . Metody pro urychlení a automatizaci rozpoznání embolií v plicních cévách tak mají potenciál stát se důležitou oporou v klinické praxi, umožňující lepší třídění urgentních případů PE a zvýšenou citlivost při identifikaci pacientů s chronickým plicním tromboembolismem. Na základě těchto klinických potřeb byl na skenech CTPA vyvinut model založený na hlubokém učení pro detekci plicní embolie. Model byl založen na architektuře 2D ResNext50 a byl trénován a ověřen pomocí multicentrického open source datového souboru složeného ze 7169 pacientů. Z těchto retrospektivních dat bylo pro trénink extrahováno 85 000 řezů pozitivních na PE a 123 428 negativních na PE. Pro interní validaci bylo použito 9 922 řezů pro každou třídu. Model byl zpočátku externě validován na úrovni pacientů pomocí souboru dat 156 dospělých pacientů ze 3 různých veřejných zdrojů, přičemž všechny embolie byly segmentovány alespoň jedním zkušeným radiologem. Pro získání vhledu do modelových předpovědí byly aktivační mapy extrahovány pomocí Grad-CAM metody. Porovnáním těchto map se segmentacemi základní pravdy (GT) bylo stanoveno, zda aktivované oblasti odpovídaly oblastem PE výpočtem procenta GT PE, která byla aktivována, a procenta aktivovaných oblastí odpovídajících GT PE. Model klasifikace PE dosáhl plochy pod křivkou (AUC) 0,86 [0,800-0,919], citlivost 82,68 % [75,16 - 88,27] a specificita 79,31 % [61,61 - 90,15] na externí validační sadě. Tyto výsledky však byly získány v nevyvážené externí validační kohortě (127 PE pozitivních proti 29 PE negativním pacientům), proto je velmi důležité hodnotit modelové výkony také u vyváženější kohorty pacientů, představující skutečný klinický výskyt PE ( mezi 12 a 22 %). Z tohoto důvodu je cílem této studie shromáždit externí validační kohortu reprezentující skutečnou klinickou realitu, včetně CTPA a rozšířených CT skenů, s vyváženějším procentem pozitivních a negativních případů PE. Kromě toho budou porovnány výkony modelu mezi vylepšenými CT a CTPA skeny.