Contents

Abstract ii
Acknowledgements iv
ListofFigures vii
ListofTables viii
1 DeepLearningfortheDetectionofPericardialEffusionsintheEmergentSetting 1
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 UltrasoundforPericardialEffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 UseofNeuralNetworksinMedicalImaging . . . . . . . . . . . . 2
1.1.3 NeedforData:aCallforMulticenterCollaboration . . . . . . . . 4
1.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 ImageAcquisitionandClassification . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 ResNet20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 FractureX-RaySynthesiswithGenerativeAdversarialNetworks 9
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.1 FracturesintheEmergencyDepartment . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.2 Image-to-ImageSynthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.3 PriorWork. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1 NetworkArchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.2 ImageAcquisitionandPreprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.3 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.4 Postprocessing:Denoising. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.5 VisualTuringTest. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.6 StructuralSimilarityIndexMeasurement(SSIM) . . . . . . . . . . 19
2.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.1 VisualTuringTest. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.2 StructuralSimilarityIndexMeasurement(SSIM) . . . . . . . . . . 24
2.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3 NeuralNetworksforDepressionScreening&TreatmentMonitoring 26
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.1 Depressionandit’sDiagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.2 PriorWork. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.3 ProposedSolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.2 VideoAnalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.3 AudioAnalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.4 PilotStudiesforGatheringofFirst-in-ClassData. . . . . . . . . . 35
3.2.5 NeedforAdditionalData . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.6 PilotStudywithMedicalResidents . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.7 PilotStudyatPonceHealthSciencesUniversity . . . . . . . . . . 40
3.2.8 PilotStudywithYaleEmergencyDepartmentPatients . . . . . . 43
3.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46