计算机科学 > 计算机视觉与模式识别
[提交于 2025年7月16日
(v1)
,最后修订 2025年7月17日 (此版本, v2)]
标题: 基于逐层冻结的站点级微调:从极早产婴儿出生第一天胸部X光片中稳健预测支气管肺发育不良
标题: Site-Level Fine-Tuning with Progressive Layer Freezing: Towards Robust Prediction of Bronchopulmonary Dysplasia from Day-1 Chest Radiographs in Extremely Preterm Infants
摘要: 支气管肺发育不良(BPD)是一种慢性肺部疾病,影响35%的极低出生体重婴儿。 在胎龄36周时仍需要吸氧来定义,它会导致终身的呼吸系统并发症。 然而,预防性干预措施具有严重的风险,包括神经发育障碍、呼吸机引起的肺损伤和全身性并发症。 因此,早期BPD预后和BPD结果预测对于避免低风险婴儿不必要的毒性非常重要。 极早产婴儿入院时的X光片通常在出生后24小时内获取,并可作为非侵入性的预后工具。 在这项工作中,我们开发并研究了一种深度学习方法,使用来自163名极低出生体重婴儿($\leq$32周妊娠,401-999g)的胸部X光片,在出生后24小时内获取。 我们对专门针对成人胸部X光片预训练的ResNet-50进行了微调,采用渐进式层冻结和区分性学习率以防止过拟合,并评估了CutMix增强和线性探测。 对于中度/重度BPD结果预测,我们的最佳模型通过渐进式冻结、线性探测和CutMix实现了AUROC为0.78$\pm$0.10,平衡准确率为0.69$\pm$0.10,F1分数为0.67$\pm$0.11。 领域内预训练显著优于ImageNet初始化(p = 0.031),这证实了领域特定预训练对于BPD结果预测的重要性。 常规IRDS等级显示预后价值有限(AUROC 0.57$\pm$0.11),确认了学习特征的必要性。 我们的方法表明,领域特定预训练使得从常规出生第一天的X光片中准确预测BPD成为可能。 通过渐进式冻结和线性探测,该方法在站点级别实施和未来联邦学习部署中保持计算可行性。
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