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Computer-aided diagnosis of external and middle ear conditions: A machine learning approach
Indexado
WoS WOS:000535288600009
Scopus SCOPUS_ID:85081678941
DOI 10.1371/JOURNAL.PONE.0229226
Año 2020
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In medicine, a misdiagnosis or the absence of specialists can affect the patient's health, leading to unnecessary tests and increasing the costs of healthcare. In particular, the lack of specialists in otolaryngology in third world countries forces patients to seek medical attention from general practitioners, whom might not have enough training and experience for making correct diagnosis in this field. To tackle this problem, we propose and test a computer-aided system based on machine learning models and image processing techniques for otoscopic examination, as a support for a more accurate diagnosis of ear conditions at primary care before specialist referral; in particular, for myringosclerosis, earwax plug, and chronic otitis media. To characterize the tympanic membrane and ear canal for each condition, we implemented three different feature extraction methods: color coherence vector, discrete cosine transform, and filter bank. We also considered three machine learning algorithms: support vector machine (SVM), k-nearest neighbor (k-NN) and decision trees to develop the ear condition predictor model. To conduct the research, our database included 160 images as testing set and 720 images as training and validation sets of 180 patients. We repeatedly trained the learning models using the training dataset and evaluated them using the validation dataset to thus obtain the best feature extraction method and learning model that produce the highest validation accuracy. The results showed that the SVM and k-NN presented the best performance followed by decision trees model. Finally, we performed a classification stage -i.e., diagnosis- using testing data, where the SVM model achieved an average classification accuracy of 93.9%, average sensitivity of 87.8%, average specificity of 95.9%, and average positive predictive value of 87.7%. The results show that this system might be used for general practitioners as a reference to make better decisions in the ear pathologies diagnosis.

Revista



Revista ISSN
P Lo S One 1932-6203

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Disciplinas de Investigación



WOS
Biology
Multidisciplinary Sciences
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



Muestra la distribución de colaboración, tanto nacional como extranjera, generada en esta publicación.


Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Viscaino, Michelle Mujer Universidad Técnica Federico Santa María - Chile
2 Maass, Juan C. Hombre Universidad de Chile - Chile
Hosp Clin Univ Chile - Chile
Hospital Clínico de la Universidad de Chile - Chile
Hospital Clínico Universidad de Chile - Chile
3 DELANO-REYES, PAUL HINCKLEY Hombre Universidad de Chile - Chile
Hosp Clin Univ Chile - Chile
Hospital Clínico de la Universidad de Chile - Chile
Hospital Clínico Universidad de Chile - Chile
4 TORRENTE-AVENDANO, MARIELA CLAUDIA Mujer Hosp Clin Univ Chile - Chile
Hospital Clínico de la Universidad de Chile - Chile
Universidad de Chile - Chile
Hospital Clínico Universidad de Chile - Chile
5 Stott, Carlos Hombre Hosp Clin Univ Chile - Chile
Hospital Clínico de la Universidad de Chile - Chile
Universidad de Chile - Chile
Hospital Clínico Universidad de Chile - Chile
6 AUAT-CHEEIN, FERNANDO ALFREDO Hombre Universidad Técnica Federico Santa María - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
CONICYT-PCHA/Doctorado Nacional
CONICYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
Consejo Nacional de Innovacion, Ciencia y Tecnologia
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
CONICYT-PCHA/Doctorado
Fundacion Guillermo Puelma
DOCTORADO
Proyecto ICM

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
The research was founded by CONICYT FB0008 to FAC, CONICYT-PCHA/Doctorado Nacional/2018-21181420 to MV, Fundacion Guillermo Puelma to JCM, Fondecyt 1161155, Proyecto ICM P09-015F and Fundacion Guillermo Puelma to PHD. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.
The research was founded by CONICYT FB0008 to FAC, CONICYT-PCHA/Doctorado Nacional/2018-21181420 to MV, Fundación Guillermo Puelma to JCM, Fondecyt 1161155, Proyecto ICM P09-015F and Fundación Guillermo Puelma to PHD. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

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