İçeriğe atla
Klinik karar desteği · araştırma prototipi

Cilt lezyonu triyajı,
cihaz olmadan.

3D tüm-vücut görüntüleme klinik standart ve donanım pahalı. Bu proje tek bir soruyu ölçtü: o cihazın ürettiği sinyalin ne kadarı sıradan bir fotoğrafta kalıyor?

Kayseri.

401.059değerlendirilen lezyon
1.042 hasta
0,954ROC-AUC
hasta bazlı 5 fold
0,0006kendi ölçümümüzle bağımsız
test arasındaki fark
%57daha az inceleme yükü
%99 duyarlılıkta

Cevap, ölçülmüş hali.

401.059 lezyon üzerinde, görüntü zaten elde varken cihazın 33 ek ölçümünün katkısı 0,005'ten küçük.

Bu bir "fark bulamadık" ifadesi değil. Dar bir eşdeğerlik aralığı: %95 GA [−0,0054, +0,0040].

İddia cihazın değersiz olduğu değil. Cihaz ölçümleri görüntü yokken güçlü katkı veriyor (+0,0438). Görüntü eklendiğinde bu katkı kayboluyor — cihazın ürettiği bilgi telefon kalitesindeki fotoğrafta zaten mevcut. İlişki simetrik değil: görüntü cihazı kapsıyor, tersi geçerli değil.

Doğrulayan başkası.

Kendi çapraz doğrulamanızın iyimser olmadığını iddia etmek yetmez, gösterilmesi gerekir. Her iki kol da ISIC 2024 yarışmasının gizli test setine gönderildi — kol başına tek gönderim, sonuca bakıp ayar değiştirilmedi.

%80 duyarlılık üstü kısmi AUC. Rastgele ≈ 0,02, kusursuz = 0,20.
KolKendi ölçümümüzPublic testPrivate test
Cihazsız0,16300,163590,15142
Cihazlı0,16280,167120,15525
Fark−0,0003+0,00353+0,00383

Cihazsız kol kendi ölçümümüzde 0,1630, üçüncü tarafın hiç görmediğimiz veride ölçtüğünde 0,16359 — arada 0,0006. Farklı hastalar, bağımsız test, başkasının hesabı; neredeyse aynı sayı.

Bir kademe tarar. İkincisi karar verir.

Kademe 1, sıradan bir fotoğraftan "bu lezyona bakmaya değer mi" sorusunu cevaplıyor. Ama yakaladığı malign sinyalin %60'ı melanom değil, dolayısıyla "melanom mu" sorusunu cevaplayamıyor. Bu boşluk varsayılmadı, ölçüldü — ikinci kademenin gerekçesi bu.

Dört lezyonun hem klinik hem dermoskopik fotoğrafı; üstte Kademe 1'in kararı, altta Kademe 2'nin risk kademesi
Aynı lezyon, iki modalite. Dört lezyon, her biri iki kez: üstte sıradan klinik fotoğraf, altta dermoskopik görüntü. Kademe 1 yalnız fotoğrafa bakarak dördünü de doğru sıralıyor — iki melanom sevk kademelerine çıkıyor, diğer ikisi çıkmıyor. Yapamadığı şey, işaretlediklerinin hangisinin melanom olduğunu söylemek: o bir malignite taraması ve işaretlediğinin %60'ı melanom değil. Kademe 2 dermoskopik görüntüyle bu soruyu yanıtlıyor ve aynı dördünü üç büyüklük mertebesi ayırıyor: 0,9983 ve 0,7711'e karşı 0,1058 ve 0,0004. Veri setinin kendi zorluk etiketine göre zor sayılan vakalarda.

Kademe 1 — tarama

Bir fotoğraf ve rutin olarak elde bulunan birkaç klinik alan, kalibre bir risk ve inceleme sırasında bir yer üretiyor.

Kademe 2 — ayrım

Dermoskopik görüntü melanomu diğerlerinden ayırıyor. Klinik alanlar burada ölçüldü ve katkı vermedi.

Kademe 2, kaynak veride bulunan 1.132 kopya grubu temizlendikten ve hasta bazlı bölme yeniden kurulduktan sonra eğitildi. Aynı veriyle kurulan öncül bir çalışma 0,9491 bildiriyordu; kopyalar atılıp bölme sıkılaştırılınca sayı 0,9319'a düştü — aradaki fark sızıntının bedeli. Ardından dört kurumda toplanmış, eğitim verisiyle sıfır örtüşen 12.345 görüntülük bağımsız kohortta 0,9512 aldı.

Gerçek vakalarda nasıl görünüyor.

Bunlar Kademe 2'nin tamamen harici bir kohorttaki tahminleri — dört kurumda 2008-2021 arasında görüntülenmiş Türk hastalar, malignlerin tamamı biyopsiyle doğrulanmış. Model bu veriyi hiç görmedi, eğitim kümesiyle örtüşme sıfır.

Solda 100 kareden oluşan bir ızgara: 99'u dolu, biri içi boş ve kaçan melanomu gösteriyor. Sağda, daha çok melanom yakalamanın daha çok görüntü işaretlemeyi gerektirdiğini gösteren eğri; arayüzün en alt bant sınırı %99 duyarlılıkta işaretli
Neyi kaçırıyor, bedeli ne. Kohorttaki 400 melanomun 4'ü en düşük risk puanını aldı — yüzde bir. Sağdaki eğri bunun karşılığı: bu eşikte görüntülerin %54,8'i işaretleniyor. Eşik gevşetildikçe daha az görüntü işaretleniyor ama daha çok melanom kaçıyor: %95 duyarlılıkta %33,1 işaretleme ve 20'de 1 kaçan melanom. Eşikler bu kohortta seçilip aynı kohortta ölçüldü, dolayısıyla sayılar bir miktar iyimser olabilir.
Sekiz dermoskopik görüntü: dört doğrulanmış melanom yüksek, dört melanom olmayan düşük skor almış
Kademe 2, hiç görmediği veride. Üstte doğrulanmış melanomlar, skorları 0,603-0,994; altta melanom olmayanlar, 0,001-0,005 — arada iki büyüklük mertebesi. Örnekler seçilmiş uç vakalar değil: doğru sınıflandırılanlar arasından medyan güven düzeyindekiler alındı. Bu kohortta ölçülmüş başarım ROC-AUC 0,9512 [0,9238, 0,9720].

Lezyona bakıyor mu?

Başarım sayısından daha çok önem taşıyan bir akıl sağlığı denetimi: model lezyona mı tepki veriyor, yoksa kadrajdaki tesadüfi bir şeye mi?

Altı lezyonun altında oklüzyon duyarlılığı ısı haritaları
Oklüzyon duyarlılığı. Görüntünün her bölgesi sırayla bulanıklaştırılıp tahmin edilen riskteki değişim kaydediliyor. Kırmızı, silinince riski düşüren bölgeleri işaretliyor — yani modelin dayandığı yerleri. Duyarlılık çevredeki deri, kıl ya da kadraj kenarına değil lezyona yoğunlaşıyor. Bu bir gradyan-belirginlik yöntemi değil ve dikkat hakkında bir iddia da değil; çıktının bilgi çıkarılmasına verdiği tepkiyi ölçüyor.
Altı dermoskopik görüntünün altında Kademe 2 Grad-CAM haritaları
Grad-CAM, Kademe 2. İkinci kademe uçtan uca eğitilmiş tek bir ağ olduğu için burada gradyan yöntemi kurulabiliyor; Kademe 1'de omurga donmuş ve sınıflandırıcı ayrı olduğu için kurulamıyor, oradaki yöntem bu yüzden oklüzyon. Harita son transformer bloğundan çıkıyor ve beş foldun ortalaması; çözünürlüğü 16 piksel, tek tek noktalar okunmamalı. Melanom örneklerinde katkı lezyon sınırlarında toplanıyor. Skoru sıfıra yakın sütunlarda bağlanacak bir şey yok; oradaki desen ölçeklemenin büyüttüğü gürültüdür.

Önceliklendirme, dışlama değil.

3D tarama yapılan bir hastada incelenecek yaklaşık 385 lezyon oluyor. Model bu listeyi sıralıyor. Klinik soru "kaç lezyona bakalım" değil, "kaç kanseri kaçırmayı göze alıyoruz".

%57

%99 duyarlılıkta

385 lezyon hasta başına 165'e iniyor.

%76

%95 duyarlılıkta

385 lezyon 93'e iniyor.

%86

%90 duyarlılıkta

385 lezyon 54'e iniyor.

Eşiğin devredilebilirliği ayrıca sınandı: eşiği diğer fold'larda seçip tutulan fold'da ölçmek en fazla 1,0 puan duyarlılık götürüyor. En üst satır hem en savunulabilir hem en kararlı çalışma noktası.

Bir servis, defter değil.

İki kademe de belgelenmiş bir yanıt şemasıyla HTTP servisinin arkasında duruyor ve konteyner olarak paketlendi. Kademe 1 üç kademeli bir sevk kararı ve sırada bir yer döndürüyor — on üzerinden puan değil, olasılık da değil, çünkü kalibre olasılık telefon fotoğrafına taşınmıyor (aşağıya bakın). Kademe 2 ham skor, kalibre olasılık ve lezyonun düştüğü çalışma noktasını döndürüyor; her biri hangi popülasyona göre üretildiği yazılarak.

Triyaj arayüzü: solda lezyon girdi paneli, ortada görüntü tuvali, sağda değerlendirme paneli
Çalışan arayüz. Solda telefon fotoğrafı ve birkaç alan, ortada görüntü, sağda sade bir sonuç. Ölçüm ayrıntıları “Teknik ayrıntılar” altında duruyor. Aç →
4,0 sn

Kademe 1 gecikmesi

Medyan, dağıtımdaki sunucuda ölçüldü.

0,3 sn

Alan dışı reddi

Deri olmayan görüntü, iki model de çalışmadan reddediliyor.

0,00

Konteyner sapması

Geliştirme makinesiyle birebir aynı tahmin.

Servis tek bir ARM çekirdeğinde, GPU olmadan çalışıyor; dört saniye buradan geliyor: tek CPU üzerinde 355 milyon parametreli bir görü dönüştürücüsü. Sayı, dağıtımdaki makinede çalışan konteynerin içinde ölçülen medyan — geliştirme bilgisayarında değil. Alan kontrolü ucuz olan taraf: alakasız bir görüntü, iki model de çalışmadan 0,3 saniyede reddediliyor.

Bağımlılık sürümleri sabitlendi, çünkü sabitlenmemiş bir yükseltmenin tahminleri kaydırdığı gözlendi. Sabitlendiğinde iki farklı işletim sistemi, iki farklı işlemci aynı lezyon için aynı sayıyı döndürüyor — varsayılarak değil, saklanan tahminlerle karşılaştırılarak doğrulandı.

Sürekli tümleştirme her commit'te koşuyor ve bilerek sessiz hataları hedefliyor: özniteliklerin sırası, kalibrasyon sabitleri, çalışma noktası eşikleri ve yanıt sözleşmesi. Bu testler, geliştirme sırasında böyle bir hata yaşandığı için var — model çalışmaya devam etmişti, sadece yanlış çalışıyordu.

Taşınmayan sayı.

Model, 3B görüntüleme cihazının kalibre kırpıklarıyla eğitildi. Servise sıradan telefon fotoğrafı geliyor. Sıralama bu geçişten sağ çıkıyor, eşik çıkmıyor.

Bu varsayılmadı, ölçüldü. Bağımsız bir telefon kamerası veri setinin 2.298 fotoğrafının tamamı çalışan servisten geçirildi. İyi huylu bir lezyonun kalibre olasılık medyanı cihaz görüntüsünde %0,017, telefon fotoğrafında %0,886 — 52 kat kayma. Cihazdan gelen eşik olduğu gibi taşındığında iyi huylu telefon fotoğraflarının %100'ünü işaretliyor; bu da hiçbir şey söylememekle aynı şey.

Modelin kendisi sağlam: aynı fotoğraflarda ROC-AUC 0,845 [0,828, 0,861] alıyor, cihaz görüntüsündeki 0,954'e karşı. Lezyonları hâlâ doğru sıralıyor, yalnızca başka bir ölçekte sıralıyor. Bu yüzden çalışma noktaları telefon ölçeğinde yeniden ölçüldü ve arayüz olasılık yerine üç kademeli bir sevk kararı döndürüyor.

Her tanının nereye düştüğü — 2.290 etiketli telefon fotoğrafında ölçüldü.
TanıÖncelikli değilMuayene önerilirMuayene öncelikli
Sıradan ben%69,1%25,1%5,8
Seboreik keratoz%53,2%28,9%17,9
Bazal hücreli karsinom%4,2%24,8%71,0
Melanom%9,6%36,5%53,8

Alt eşik %90 yerine %95 duyarlılık noktasında belirlendi, çünkü %90'da elli iki melanomun sekizi en alt kademede kalıyordu, %95'te beşi kalıyor. Youden J'yi en büyükleyen nokta da ölçüldü ve reddedildi: orada on beşi kalıyordu. Bu bir kalibrasyon değil eşik transferi — telefon veri seti dağıtım popülasyonu değil, o yüzden ondan "bu lezyonun riski %X" cümlesi kurulmuyor.

Aynı çalışma eğitim verisinde bir kusur da ortaya çıkardı. Kayıtlı lezyon çapı ile malignite arasındaki ilişki U şeklinde ve sol kolu bir artefakt: 2,5 mm altında kayıtlı lezyonlar verinin %1,1'i ama malignitelerin %26'sını taşıyor, taban oranın 53 katı — hemen yanındaki aralık ise 0,2 katında. Yarım milimetrelik bir genişlik farkı kanser riskini elli kat değiştiremez; cihaz ölçemediğinde alan küçük doldurulmuş. Model bunu öğrenmişti, dolayısıyla "2 mm" yazan bir kullanıcı kendi tahminini 23 kat yükseltiyordu ve alanı boş bırakmak 1 mm yazmakla aynıydı. İkisi de artık girdide düzeltiliyor ve sebebi yanıtta yazıyor.

Tasarım ilkesi.

Klinik girdilerin işi görüntüyü tekrar etmek değil, görüntünün fiziksel olarak içeremediğini sağlamaktır.

Renk, asimetri ve kenar zaten fotoğrafta ve ağ bunları elle tasarlanmış betimleyicilerden daha iyi okuyor — tam bir morfometri katmanı kuruldu, alternatifine karşı ölçüldü ve tam olarak bu yüzden çıkarıldı. Lezyon boyutu ise tersi durum: kalibrasyonsuz bir fotoğraftan hiçbir şekilde çıkarılamıyor. Kusursuz bir bölütleme maskesi verildiğinde bile gerçek fiziksel boyutla korelasyon ρ = 0,19, p = 0,31 çıktı. Bu bir model kapasitesi sorunu değil, bilgi-teorik bir sınır; çözümün modelin dışından gelmesi gerekiyor — kadraja konan bir ölçek referansından.

Adı konması gereken iki karar

İkisi de tercihle değil ölçümle belirlendi ve ikisi de yaygın varsayılanın tersine çıktı. Omurga bir kademede uyarlanıyor, diğerinde hiç dokunulmuyor: Kademe 1'de yalnızca 393 pozitif varken büyük bir görü modelini uyarlamak denendi ve sabit bırakmaktan kötü ölçüldü; Kademe 2'de 5.479 pozitif var ve karar tersine dönüyor. Ham olasılıklar kullanılamazdı: sıralama çok iyiydi ama model prevalansı 11,4 kat eksik tahmin ediyordu, dolayısıyla "bu lezyonun riski %X" biçiminde tek bir dürüst cümle kurulamazdı. Ayrılmış veride bir kalibrasyon adımı oturtuldu ve doğrulandı.

Ne değildir.

  • Tanı cihazı değildir. Önceliklendirir; hekimin yerini tutmaz.
  • En zayıf olduğu bölge baş ve boyun (ROC-AUC 0,907), aynı zamanda en sık görüldüğü bölge.
  • Kötü ışığa duyarlıdır. Karanlık fotoğraf en büyük hata kaynağıdır.
  • Yalnızca geriye dönük. İleriye dönük bir klinik çalışma yapılmadı.

Gizlilik

Yüklenen görüntüler bellekte işlenir ve hiçbir yere kaydedilmez. Hesap, veritabanı ve kişisel veri yoktur.

Burası bir gösterimdir, klinik sistem değildir; tıbbi karar için kullanılmamalıdır.