Sex Prediction of Hyoid Bone from Computed Tomography Images Using the DenseNet121 Deep Learning Model / Predicción del Sexo del Hueso Hioides a Partir de Imágenes de Tomografía Computarizada Utilizando el Modelo de Aprendizaje Profundo DenseNet121

ABSTRACT

SUMMARY: The study aims to demonstrate the success of deep learning methods in sex prediction using hyoid bone. The images of people aged 15-94 years who underwent neck Computed Tomography (CT) were retrospectively scanned in the study. The neck CT images of the individuals were cleaned using the RadiAnt DICOM Viewer (version 2023.1) program, leaving only the hyoid bone. A total of 7 images in the anterior, posterior, superior, inferior, right, left, and right-anterior-upward directions were obtained from a patient's cut hyoid bone image. 2170 images were obtained from 310 hyoid bones of males, and 1820 images from 260 hyoid bones of females. 3990 images were completed to 5000 images by data enrichment. The dataset was divided into 80 % for training, 10 % for testing, and another 10 % for validation. It was compared with deep learning models DenseNet121, ResNet152, and VGG19. An accuracy rate of 87 % was achieved in the ResNet152 model and 80.2 % in the VGG19 model. The highest rate among the classified models was 89 % in the DenseNet121 model. This model had a specificity of 0.87, a sensitivity of 0.90, an F1 score of 0.89 in women, a specificity of 0.90, a sensitivity of 0.87, and an F1 score of 0.88 in men. It was observed that sex could be predicted from the hyoid bone using deep learning methods DenseNet121, ResNet152, and VGG19. Thus, a method that had not been tried on this bone before was used. This study also brings us one step closer to strengthening and perfecting the use of technologies, which will reduce the subjectivity of the methods and support the expert in the decision-making process of sex prediction.

RESUMEN

El estudio tuvo como objetivo demostrar el éxito de los métodos de aprendizaje profundo en la predicción del sexo utilizando el hueso hioides. En el estudio se escanearon retrospectivamente las imágenes de personas de entre 15 y 94 años que se sometieron a una tomografía computarizada (TC) de cuello. Las imágenes de TC del cuello de los individuos se limpiaron utilizando el programa RadiAnt DICOM Viewer (versión 2023.1), dejando solo el hueso hioides. Se obtuvieron un total de 7 imágenes en las direcciones anterior, posterior, superior, inferior, derecha, izquierda y derecha-anterior-superior a partir de una imagen seccionada del hueso hioides de un paciente. Se obtuvieron 2170 imágenes de 310 huesos hioides de hombres y 1820 imágenes de 260 huesos hioides de mujeres. Se completaron 3990 imágenes a 5000 imágenes mediante enriquecimiento de datos. El conjunto de datos se dividió en un 80 % para entrenamiento, un 10 % para pruebas y otro 10 % para validación. Se comparó con los modelos de aprendizaje profundo DenseNet121, ResNet152 y VGG19. Se logró una tasa de precisión del 87 % en el modelo ResNet152 y del 80,2 % en el modelo VGG19. La tasa más alta entre los modelos clasificados fue del 89 % en el modelo DenseNet121. Este modelo tenía una especificidad de 0,87, una sensibilidad de 0,90, una puntuación F1 de 0,89 en mujeres, una especificidad de 0,90, una sensibilidad de 0,87 y una puntuación F1 de 0,88 en hombres. Se observó que se podía predecir el sexo a partir del hueso hioides utilizando los métodos de aprendizaje profundo DenseNet121, ResNet152 y VGG19. De esta manera, se utilizó un método que no se había probado antes en este hueso. Este estudio también nos acerca un paso más al fortalecimiento y perfeccionamiento del uso de tecnologías, que reducirán la subjetividad de los métodos y apoyarán al experto en el proceso de toma de decisiones de predicción del sexo.