Comparative Evaluation of Digital and Analog Chest Radiographs to Identify Tuberculosis using Deep Learning Model

要約

目的: 胸部 X 線 (CXR) は不可欠なツールであり、肺の異常を検出するために最も処方されている画像処理の 1 つであり、世界中で年間 20 億回以上の画像処理が行われていると推定されています。
しかし、結核の正確かつタイムリーな診断は依然として達成されていない目標です。
結核の罹患率は低中所得国で最も高く、ポータブルで自動化された信頼性の高いソリューションが求められています。
この研究では、デジタル CXR とアナログ CXR で DL ベースのデバイスのパフォーマンスを比較しました。
評価された DL ベースのデバイスは、リソース制約設定で使用できます。
方法: サムスン S8、iPhone 8、iPhone XS の 3 種類の携帯電話で取得した合計 10,000 枚の CXR DICOM(.dcm) とフィルムの印刷写真、および放射線検査レポートが、2020 年 4 月からインド全土のさまざまなサイトから遡及的に収集されました。
結果: 結核の放射線学的徴候を特定する際に DL ベースのデバイスを評価するために、10,000 枚の胸部 X 線写真が利用されました。
元の DICOM データセットで結核の兆候を検出するための qXR の AUC は 0.928 で、感度は 0.841、特異度は 0.806 でした。
最適なしきい値では、3 つのセルラー スマートフォンと元の DICOM の AUC の差は、0.024 (2.55%)、0.048 (5.10%)、および 0.038 (1.91%) です。
最小の差は、デジタルおよびアナログ CXR の両方で結核の放射線学的兆候を特定する際の DL ベースのデバイスの堅牢性を示しています。

要約(オリジナル)

Purpose:Chest X-ray (CXR) is an essential tool and one of the most prescribed imaging to detect pulmonary abnormalities, with a yearly estimate of over 2 billion imaging performed worldwide. However, the accurate and timely diagnosis of TB remains an unmet goal. The prevalence of TB is highest in low-middle-income countries, and the requirement of a portable, automated, and reliable solution is required. In this study, we compared the performance of DL-based devices on digital and analog CXR. The evaluated DL-based device can be used in resource-constraint settings. Methods: A total of 10,000 CXR DICOMs(.dcm) and printed photos of the films acquired with three different cellular phones – Samsung S8, iPhone 8, and iPhone XS along with their radiological report were retrospectively collected from various sites across India from April 2020 to March 2021. Results: 10,000 chest X-rays were utilized to evaluate the DL-based device in identifying radiological signs of TB. The AUC of qXR for detecting signs of tuberculosis on the original DICOMs dataset was 0.928 with a sensitivity of 0.841 at a specificity of 0.806. At an optimal threshold, the difference in the AUC of three cellular smartphones with the original DICOMs is 0.024 (2.55%), 0.048 (5.10%), and 0.038 (1.91%). The minimum difference demonstrates the robustness of the DL-based device in identifying radiological signs of TB in both digital and analog CXR.

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