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Erschienen in: European Radiology 11/2020

28.05.2020 | COVID-19 | Imaging Informatics and Artificial Intelligence Zur Zeit gratis

Any unique image biomarkers associated with COVID-19?

verfasst von: Jiantao Pu, Joseph Leader, Andriy Bandos, Junli Shi, Pang Du, Juezhao Yu, Bohan Yang, Shi Ke, Youmin Guo, Jessica B. Field, Carl Fuhrman, David Wilson, Frank Sciurba, Chenwang Jin

Erschienen in: European Radiology | Ausgabe 11/2020

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Abstract

Objective

To define the uniqueness of chest CT infiltrative features associated with COVID-19 image characteristics as potential diagnostic biomarkers.

Methods

We retrospectively collected chest CT exams including n = 498 on 151 unique patients RT-PCR positive for COVID-19 and n = 497 unique patients with community-acquired pneumonia (CAP). Both COVID-19 and CAP image sets were partitioned into three groups for training, validation, and testing respectively. In an attempt to discriminate COVID-19 from CAP, we developed several classifiers based on three-dimensional (3D) convolutional neural networks (CNNs). We also asked two experienced radiologists to visually interpret the testing set and discriminate COVID-19 from CAP. The classification performance of the computer algorithms and the radiologists was assessed using the receiver operating characteristic (ROC) analysis, and the nonparametric approaches with multiplicity adjustments when necessary.

Results

One of the considered models showed non-trivial, but moderate diagnostic ability overall (AUC of 0.70 with 99% CI 0.56–0.85). This model allowed for the identification of 8–50% of CAP patients with only 2% of COVID-19 patients.

Conclusions

Professional or automated interpretation of CT exams has a moderately low ability to distinguish between COVID-19 and CAP cases. However, the automated image analysis is promising for targeted decision-making due to being able to accurately identify a sizable subsect of non-COVID-19 cases.

Key Points

• Both human experts and artificial intelligent models were used to classify the CT scans.
• ROC analysis and the nonparametric approaches were used to analyze the performance of the radiologists and computer algorithms.
• Unique image features or patterns may not exist for reliably distinguishing all COVID-19 from CAP; however, there may be imaging markers that can identify a sizable subset of non-COVID-19 cases.
Literatur
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Metadaten
Titel
Any unique image biomarkers associated with COVID-19?
verfasst von
Jiantao Pu
Joseph Leader
Andriy Bandos
Junli Shi
Pang Du
Juezhao Yu
Bohan Yang
Shi Ke
Youmin Guo
Jessica B. Field
Carl Fuhrman
David Wilson
Frank Sciurba
Chenwang Jin
Publikationsdatum
28.05.2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
European Radiology / Ausgabe 11/2020
Print ISSN: 0938-7994
Elektronische ISSN: 1432-1084
DOI
https://doi.org/10.1007/s00330-020-06956-w

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