COMPARISON OF CNN ARCHITECTURES FOR AUTOMATED ACL INJURY CLASSIFICATION FROM KNEE MRI

2026

Жабық қол жеткізу Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.32014/2026.2518-1726.455
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Relevance. Anterior cruciate ligament (ACL) tears are among the most clinically significant knee injuries, and delayed or inaccurate diagnosis is associated with progressive joint degeneration. Magnetic resonance imaging (MRI) is the primary non-invasive modality for assessing ligament integrity, but its interpretation is time-consuming, requires considerable expertise and remains vulnerable to fatigue and cognitive bias, which motivates the development of automated decision-support tools. Aim. The study systematically evaluates and compares four convolutional neural network (CNN) architectures trained from scratch for three-class ACL injury classification (healthy, partial tear, complete tear). Methods. A publicly available dataset of 736 sagittal-plane knee MRI volumes (a subset of the KneeMRI dataset) was used. Each 3D volume was reduced to a 2D image by extracting the middle sagittal slice and resizing it to 128 × 128 pixels. ResNet-18, MobileNetV2, EfficientNet-B0 and MobileNetV4_small were trained end-to-end under a unified configuration with the AdamW optimizer, cosine annealing, cross-entropy loss and weighted random sampling to compensate for class imbalance. Each model was trained with five independent random seeds, and performance is reported as mean ± standard deviation of weighted precision, recall, F1-score and AUC. Results. ResNet-18 achieved the best performance (F1-score 0.6637 ± 0.0351; AUC 0.6622 ± 0.0136), followed by EfficientNet-B0, MobileNetV4_small, and MobileNetV2. Practical significance. The study provides a reproducible benchmark and practical guidance for architecture selection in small-scale medical imaging tasks, showing that, when training from scratch, the input representation and the availability of pre-trained features matter more than the choice of backbone, while clinical reliability will require 3D volumetric context, pre-training and external validation.