Purpose: This study developed and evaluated a deep learning ensemble method to automatically grade the stages of glaucoma depending on its severity. Materials and Methods: After cross-validation of three glaucoma specialists, the final dataset comprised of 3,460 fundus photographs taken from 2,204 patients were divided into three classes: unaffected controls, early-stage glaucoma, and late-stage glaucoma. The mean deviation value of standard automated perimetry was used to classify the glaucoma cases. We modeled 56 convolutional neural networks (CNN) with different characteristics and developed an ensemble system to derive the best performance by combining several modeling results. Results: The proposed method with an accuracy of 88.1% and an average area under the receiver operating characteristic of 0.975 demonstrates significantly better performance to classify glaucoma stages compared to the best single CNN model that has an accuracy of 85.2% and an average area under the receiver operating characteristic of 0.950. The false negative is the least adjacent misprediction, and it is less in the proposed method than in the best single CNN model. Conclusions: The method of averaging multiple CNN models can better classify glaucoma stages by using fundus photographs than a single CNN model. The ensemble method would be useful as a clinical decision support system in glaucoma screening for primary care because it provides high and stable performance with a relatively small amount of data.
KSP 제안 키워드
Best performance, CNN model, Clinical Decision Support System(CDSS), Convolution neural network(CNN), Cross validation(CV), Decision Support System(DSS), Deviation value, Early stages, Ensemble System, Ensemble method, False negative
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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