用于头部和颈鳞状细胞癌（HNSCC）的诊断和治疗管理由常规诊断头和颈部计算断层扫描（CT）扫描引导，以识别肿瘤和淋巴结特征。折叠延伸（ECE）是患者的患者生存结果与HNSCC的强烈预测因子。在改变患者的暂存和管理时，必须检测ECE的发生至关重要。目前临床ECE检测依赖于放射科学医生进行的视觉鉴定和病理确认。基于机器学习（ML）的ECE诊断在近年来的潜力上表现出很高的潜力。然而，在大多数基于ML的ECE诊断研究中，手动注释是淋巴结区域的必要数据预处理步骤。此外，本手册注释过程是耗时，劳动密集型和容易出错。因此，在本文中，我们提出了一种梯度映射引导的可解释网络（GMGenet）框架，以自动执行ECE识别而不需要注释的淋巴结区域信息。提出了梯度加权类激活映射（GRAC-CAM）技术，以指导深度学习算法专注于与ECE高度相关的区域。提取信息丰富的兴趣（VoIS），无需标记淋巴结区域信息。在评估中，所提出的方法是使用交叉验证的训练和测试，可分别实现测试精度和90.2％和91.1％的AUC。已经分析了ECE的存在或不存在并与黄金标准组织病理学发现相关。

由于深度学习在放射学领域被广泛使用，因此在使用模型进行诊断时，这种模型的解释性越来越成为获得临床医生的信任至关重要的。在这项研究中，使用U-NET架构进行了三个实验集，以改善分类性能，同时通过在训练过程中结合热图生成器来增强与模型相对应的热图。所有实验均使用包含胸部X光片的数据集，来自三个条件之一（“正常”，“充血性心力衰竭（CHF）”和“肺炎”）的相关标签，以及有关放射科医师眼神坐标的数值信息在图像上。引入该数据集的论文（A. Karargyris和Moradi，2021年）开发了一个U-NET模型，该模型被视为这项研究的基线模型，以显示如何将眼目光数据用于多模式培训中的眼睛凝视数据以进行多模式培训以进行多模式训练。解释性改进。为了比较分类性能，测量了接收器操作特征曲线（AUC）下面积的95％置信区间（CI）。最佳方法的AUC为0.913（CI：0.860-0.966）。最大的改进是“肺炎”和“ CHF”类别，基线模型最努力地进行分类，导致AUCS 0.859（CI：0.732-0.957）和0.962（CI：0.933-0.989）。所提出的方法的解码器还能够产生概率掩模，以突出模型分类中确定的图像部分，类似于放射科医生的眼睛凝视数据。因此，这项工作表明，将热图发生器和眼睛凝视信息纳入训练可以同时改善疾病分类，并提供可解释的视觉效果，与放射线医生在进行诊断时如何看待胸部X光片。

世界目前正在经历持续的传染病大流行病，该传染病是冠状病毒疾病2019（即covid-19），这是由严重的急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-COV-2）引起的。计算机断层扫描（CT）在评估感染的严重程度方面发挥着重要作用，并且还可用于识别这些症状和无症状的Covid-19载体。随着Covid-19患者的累积数量的激增，放射科医师越来越强调手动检查CT扫描。因此，自动化3D CT扫描识别工具的需求量高，因为手动分析对放射科医师耗时，并且它们的疲劳可能导致可能的误判。然而，由于位于不同医院的CT扫描仪的各种技术规范，CT图像的外观可能显着不同，导致许多自动图像识别方法的失败。因此，多域和多扫描仪研究的多域移位问题是不可能对可靠识别和可再现和客观诊断和预后至关重要的至关重要。在本文中，我们提出了Covid-19 CT扫描识别模型即Coronavirus信息融合和诊断网络（CIFD-NET），可以通过新的强大弱监督的学习范式有效地处理多域移位问题。与其他最先进的方法相比，我们的模型可以可靠，高效地解决CT扫描图像中不同外观的问题。

人工智能被出现为众多临床应用诊断和治疗决策的有用援助。由于可用数据和计算能力的快速增加，深度神经网络的性能与许多任务中的临床医生相同或更好。为了符合信任AI的原则，AI系统至关重要的是透明，强大，公平和确保责任。由于对决策过程的具体细节缺乏了解，目前的深神经系统被称为黑匣子。因此，需要确保在常规临床工作流中纳入常规神经网络之前的深度神经网络的可解释性。在这一叙述审查中，我们利用系统的关键字搜索和域专业知识来确定已经基于所产生的解释和技术相似性的类型的医学图像分析应用的深度学习模型来确定九种不同类型的可解释方法。此外，我们报告了评估各种可解释方法产生的解释的进展。最后，我们讨论了局限性，提供了利用可解释性方法和未来方向的指导，了解医学成像分析深度神经网络的解释性。

了解模型预测在医疗保健方面至关重要，以促进模型正确性的快速验证，并防止利用利用混淆变量的模型。我们介绍了体积医学图像中可解释的多种异常分类的挑战新任务，其中模型必须指示用于预测每个异常的区域。为了解决这项任务，我们提出了一个多实例学习卷积神经网络，AxialNet，允许识别每个异常的顶部切片。接下来我们将赫雷库姆纳入注意机制，识别子切片区域。我们证明，对于Axialnet，Hirescam的说明得到保证，以反映所用模型的位置，与Grad-Cam不同，有时突出不相关的位置。使用一种产生忠实解释的模型，我们旨在通过一种新颖的面具损失来改善模型的学习，利用赫克斯克姆和3D允许的区域来鼓励模型仅预测基于器官的异常，其中出现的异常。 3D允许的区域通过新方法，分区自动获得，其组合从放射学报告中提取的位置信息与通过形态图像处理获得的器官分割图。总体而言，我们提出了第一种模型，用于解释容量医学图像中的可解释的多异常预测，然后使用掩模损耗来实现36,316扫描的Rad-Chessct数据集中多个异常的器官定位提高33％，代表状态本领域。这项工作推进了胸部CT卷中多种异常模型的临床适用性。

逆转录 - 聚合酶链反应（RT-PCR）目前是Covid-19诊断中的金标准。然而，它可以花几天来提供诊断，假负率相对较高。成像，特别是胸部计算断层扫描（CT），可以有助于诊断和评估这种疾病。然而，表明标准剂量CT扫描对患者提供了显着的辐射负担，尤其是需要多次扫描的患者。在这项研究中，我们考虑低剂量和超低剂量（LDCT和ULDCT）扫描方案，其减少靠近单个X射线的辐射曝光，同时保持可接受的分辨率以进行诊断目的。由于胸部放射学专业知识可能不会在大流行期间广泛使用，我们使用LDCT / ULDCT扫描的收集的数据集进行人工智能（AI）基础的框架，以研究AI模型可以提供人为级性能的假设。 AI模型使用了两个阶段胶囊网络架构，可以快速对Covid-19，社区获得的肺炎（帽）和正常情况进行分类，使用LDCT / ULDCT扫描。 AI模型实现Covid-19敏感性为89.5％+ - 0.11，帽敏感性为95％+ \ - 0.11，正常情况敏感性（特异性）85.7％+ - 0.16，精度为90％+ \ - 0.06。通过纳入临床数据（人口统计和症状），性能进一步改善了Covid-19敏感性为94.3％+ \ - PM 0.05，帽敏感性为96.7％+ \ - 0.07，正常情况敏感性（特异性）91％+ - 0.09，精度为94.1％+ \ - 0.03。所提出的AI模型基于降低辐射暴露的LDCT / ULDCT扫描来实现人级诊断。我们认为，所提出的AI模型有可能协助放射科医师准确，并迅速诊断Covid-19感染，并帮助控制大流行期间的传输链。

人工智能（AI）技术具有重要潜力，可以实现有效，鲁棒和自动的图像表型，包括识别细微图案。基于AI的检测搜索图像空间基于模式和特征来找到兴趣区域。存在一种良性的肿瘤组织学，可以通过使用图像特征的基于AI的分类方法来识别。图像从图像中提取可用于的可覆盖方式，可以通过显式（手工/工程化）和深度辐射谱系框架来探索途径。辐射瘤分析有可能用作非侵入性技术，以准确表征肿瘤，以改善诊断和治疗监测。这项工作介绍基于AI的技术，专注于肿瘤宠物和PET / CT成像，用于不同的检测，分类和预测/预测任务。我们还讨论了所需的努力，使AI技术转换为常规临床工作流程，以及潜在的改进和互补技术，例如在电子健康记录和神经象征性AI技术上使用自然语言处理。

尽管有无数的同伴审查的论文，证明了新颖的人工智能（AI）基于大流行期间的Covid-19挑战的解决方案，但很少有临床影响。人工智能在Covid-19大流行期间的影响因缺乏模型透明度而受到极大的限制。这种系统审查考察了在大流行期间使用可解释的人工智能（Xai）以及如何使用它可以克服现实世界成功的障碍。我们发现，Xai的成功使用可以提高模型性能，灌输信任在最终用户，并提供影响用户决策所需的值。我们将读者介绍给常见的XAI技术，其实用程序以及其应用程序的具体例子。 XAI结果的评估还讨论了最大化AI的临床决策支持系统的价值的重要步骤。我们说明了Xai的古典，现代和潜在的未来趋势，以阐明新颖的XAI技术的演变。最后，我们在最近出版物支持的实验设计过程中提供了建议的清单。潜在解决方案的具体示例也解决了AI解决方案期间的共同挑战。我们希望本次审查可以作为提高未来基于AI的解决方案的临床影响的指导。

深度学习的显着成功引起了人们对医学成像诊断的应用的兴趣。尽管最新的深度学习模型在分类不同类型的医学数据方面已经达到了人类水平的准确性，但这些模型在临床工作流程中几乎不采用，这主要是由于缺乏解释性。深度学习模型的黑盒子性提出了制定策略来解释这些模型的决策过程的必要性，从而导致了可解释的人工智能（XAI）主题的创建。在这种情况下，我们对应用于医学成像诊断的XAI进行了详尽的调查，包括视觉，基于示例和基于概念的解释方法。此外，这项工作回顾了现有的医学成像数据集和现有的指标，以评估解释的质量。此外，我们还包括一组基于报告生成的方法的性能比较。最后，还讨论了将XAI应用于医学成像以及有关该主题的未来研究指示的主要挑战。

Deep learning (DL) analysis of Chest X-ray (CXR) and Computed tomography (CT) images has garnered a lot of attention in recent times due to the COVID-19 pandemic. Convolutional Neural Networks (CNNs) are well suited for the image analysis tasks when trained on humongous amounts of data. Applications developed for medical image analysis require high sensitivity and precision compared to any other fields. Most of the tools proposed for detection of COVID-19 claims to have high sensitivity and recalls but have failed to generalize and perform when tested on unseen datasets. This encouraged us to develop a CNN model, analyze and understand the performance of it by visualizing the predictions of the model using class activation maps generated using (Gradient-weighted Class Activation Mapping) Grad-CAM technique. This study provides a detailed discussion of the success and failure of the proposed model at an image level. Performance of the model is compared with state-of-the-art DL models and shown to be comparable. The data and code used are available at https://github.com/aleesuss/c19.

We propose a novel deep neural network architecture to learn interpretable representation for medical image analysis. Our architecture generates a global attention for region of interest, and then learns bag of words style deep feature embeddings with local attention. The global, and local feature maps are combined using a contemporary transformer architecture for highly accurate Gallbladder Cancer (GBC) detection from Ultrasound (USG) images. Our experiments indicate that the detection accuracy of our model beats even human radiologists, and advocates its use as the second reader for GBC diagnosis. Bag of words embeddings allow our model to be probed for generating interpretable explanations for GBC detection consistent with the ones reported in medical literature. We show that the proposed model not only helps understand decisions of neural network models but also aids in discovery of new visual features relevant to the diagnosis of GBC. Source-code and model will be available at https://github.com/sbasu276/RadFormer

深度学习越来越多地在医疗保健中获得迅速采用，以帮助改善患者的结果。在医学图像分析中，需要进行广泛的培训，以获得必要的专业知识，以成为值得信赖的从业者。但是，尽管深度学习技术继续提供最先进的预测性能，但阻碍医疗保健中这一进展的主要挑战之一是这些模型推理机制的不透明性质。因此，归因在建立对利益相关者的信心中对深度学习模型为临床决策做出的预测的信心至关重要。这项工作试图回答以下问题：深神网络模型在医学图像中学到什么？从这个角度来看，我们使用基于自适应路径的梯度积分技术提出了一个新颖的归因框架。结果表明，通过允许他们了解输入预测相关结构，发现新的生物标志物并揭示潜在的模型偏见来提高领域专家的信任，以改善医疗保健结果。

越来越多的电子健康记录（EHR）数据和深度学习技术进步的越来越多的可用性（DL）已经引发了在开发基于DL的诊断，预后和治疗的DL临床决策支持系统中的研究兴趣激增。尽管承认医疗保健的深度学习的价值，但由于DL的黑匣子性质，实际医疗环境中进一步采用的障碍障碍仍然存在。因此，有一个可解释的DL的新兴需求，它允许最终用户评估模型决策，以便在采用行动之前知道是否接受或拒绝预测和建议。在这篇综述中，我们专注于DL模型在医疗保健中的可解释性。我们首先引入深入解释性的方法，并作为该领域的未来研究人员或临床从业者的方法参考。除了这些方法的细节之外，我们还包括对这些方法的优缺点以及它们中的每个场景都适合的讨论，因此感兴趣的读者可以知道如何比较和选择它们供使用。此外，我们讨论了这些方法，最初用于解决一般域问题，已经适应并应用于医疗保健问题以及如何帮助医生更好地理解这些数据驱动技术。总的来说，我们希望这项调查可以帮助研究人员和从业者在人工智能（AI）和临床领域了解我们为提高其DL模型的可解释性并相应地选择最佳方法。

Pneumonia, a respiratory infection brought on by bacteria or viruses, affects a large number of people, especially in developing and impoverished countries where high levels of pollution, unclean living conditions, and overcrowding are frequently observed, along with insufficient medical infrastructure. Pleural effusion, a condition in which fluids fill the lung and complicate breathing, is brought on by pneumonia. Early detection of pneumonia is essential for ensuring curative care and boosting survival rates. The approach most usually used to diagnose pneumonia is chest X-ray imaging. The purpose of this work is to develop a method for the automatic diagnosis of bacterial and viral pneumonia in digital x-ray pictures. This article first presents the authors' technique, and then gives a comprehensive report on recent developments in the field of reliable diagnosis of pneumonia. In this study, here tuned a state-of-the-art deep convolutional neural network to classify plant diseases based on images and tested its performance. Deep learning architecture is compared empirically. VGG19, ResNet with 152v2, Resnext101, Seresnet152, Mobilenettv2, and DenseNet with 201 layers are among the architectures tested. Experiment data consists of two groups, sick and healthy X-ray pictures. To take appropriate action against plant diseases as soon as possible, rapid disease identification models are preferred. DenseNet201 has shown no overfitting or performance degradation in our experiments, and its accuracy tends to increase as the number of epochs increases. Further, DenseNet201 achieves state-of-the-art performance with a significantly a smaller number of parameters and within a reasonable computing time. This architecture outperforms the competition in terms of testing accuracy, scoring 95%. Each architecture was trained using Keras, using Theano as the backend.

在过去的两年中，Covid-19-19的到来引起的动荡继续带来新的挑战。在这次COVID-19大流行期间，需要快速鉴定感染患者和计算机断层扫描（CT）图像中感染区域的特定描述。尽管已迅速建立了深层监督的学习方法，但图像级和像素级标签的稀缺性以及缺乏可解释的透明度仍然阻碍了AI的适用性。我们可以识别受感染的患者并以极端的监督描绘感染吗？半监督的学习表明，在有限的标记数据和足够的未标记数据下，表现出了有希望的表现。受到半监督学习的启发，我们提出了一种模型不可静止的校准伪标记策略，并将其应用于一致性正则化框架下，以生成可解释的识别和描述结果。我们通过有限的标记数据和足够的未标记数据或弱标记数据的组合证明了模型的有效性。广泛的实验表明，我们的模型可以有效利用有限的标记数据，并为临床常规中的决策提供可解释的分类和分割结果。该代码可从https://github.com/ayanglab/xai covid-11获得。

将机器学习模型整合在医学中的关键问题是解释其推理的能力。流行的解释性方法表明了自然图像识别的令人满意的结果，但是在医学图像分析中，其中许多方法提供了部分和嘈杂的解释。最近，注意机制在预测性能和可解释的质量方面都表现出了令人信服的结果。关注的基本特征是，它利用输入的显着部分，这有助于模型的预测。为此，我们的工作着重于注意力分布的解释价值。我们提出了一种多层注意机制，该机制可以使用凸优化在卷积层之间实施一致的解释。我们应用二元性来分解层之间的一致性约束，通过重新聚集其注意力概率分布。我们进一步建议通过优化我们的目标来学习双重见证。因此，我们的实施使用标准的背部传播，因此非常有效。在保留预测性能的同时，我们提出的方法利用了弱注释的医学成像数据，并为模型的预测提供了完整而忠实的解释。

精神分裂症是一种慢性神经精神疾病，会引起大脑内部的不同结构改变。我们假设将深度学习应用于结构性神经影像学数据集可以检测到与疾病相关的改变，并提高分类和诊断准确性。我们使用单一可用的，常规的T1加权MRI扫描测试了这一假设，我们使用标准后处理方法从中提取了3D全脑结构。然后在三个开放数据集上开发，优化和评估了一个深度学习模型，并对精神分裂症患者进行T1加权MRI扫描。我们提出的模型优于基准模型，该模型还使用3D CNN体系结构对结构MR图像进行了训练。我们的模型几乎能够完美地（ROC曲线下的区域= 0.987），将精神分裂症患者与看不见的结构MRI扫描中的健康对照区分开。区域分析将皮质下区域和心室局部作为最预测的大脑区域。皮层结构在人类的认知，情感和社会功能中起关键作用，这些区域的结构异常与精神分裂症有关。我们的发现证实了精神分裂症与皮质下大脑结构的广泛改变有关，皮层结构信息在诊断分类中提供了突出的特征。总之，这些结果进一步证明了深度学习的潜力，以改善精神分裂症的诊断，并从单个标准的T1加权脑MRI中确定其结构性神经影像学特征。

肝脏是脊椎动物中最关键的代谢器官之一，由于其在人体中的重要功能，例如废物产物和药物的血液排毒。由于肝肿瘤引起的肝病是全球最常见的死亡率之一。因此，在肿瘤发育的早期阶段检测肝肿瘤是医疗治疗的关键部分。许多成像方式可以用作检测肝肿瘤的帮助工具。计算机断层扫描（CT）是软组织器官（例如肝脏）最常用的成像方式。这是因为它是一种侵入性方式，可以相对迅速捕获。本文提出了一个有效的自动肝分割框架，以使用3D CNN深度元网络模型检测和分割肝脏腹部扫描。许多研究采用了精确分割肝区域，然后使用分割的肝区域作为肿瘤分割方法的输入，因为它降低了由于将腹部器官分割为肿瘤而导致的错误率。所提出的3D CNN DeepMedic模型具有两个输入途径，而不是一个途径，如原始3D CNN模型所示。在本文中，该网络提供了多个腹部CT版本，这有助于提高细分质量。提出的模型分别达到94.36％，94.57％，91.86％和93.14％的精度，灵敏度，特异性和骰子相似性得分。实验结果表明该方法的适用性。

Age-related macular degeneration (AMD) is a degenerative disorder affecting the macula, a key area of the retina for visual acuity. Nowadays, it is the most frequent cause of blindness in developed countries. Although some promising treatments have been developed, their effectiveness is low in advanced stages. This emphasizes the importance of large-scale screening programs. Nevertheless, implementing such programs for AMD is usually unfeasible, since the population at risk is large and the diagnosis is challenging. All this motivates the development of automatic methods. In this sense, several works have achieved positive results for AMD diagnosis using convolutional neural networks (CNNs). However, none incorporates explainability mechanisms, which limits their use in clinical practice. In that regard, we propose an explainable deep learning approach for the diagnosis of AMD via the joint identification of its associated retinal lesions. In our proposal, a CNN is trained end-to-end for the joint task using image-level labels. The provided lesion information is of clinical interest, as it allows to assess the developmental stage of AMD. Additionally, the approach allows to explain the diagnosis from the identified lesions. This is possible thanks to the use of a CNN with a custom setting that links the lesions and the diagnosis. Furthermore, the proposed setting also allows to obtain coarse lesion segmentation maps in a weakly-supervised way, further improving the explainability. The training data for the approach can be obtained without much extra work by clinicians. The experiments conducted demonstrate that our approach can identify AMD and its associated lesions satisfactorily, while providing adequate coarse segmentation maps for most common lesions.

在该研究中，提出了一种具有贝叶斯优化（ADSNN-BO）的关注深度可分离的神经网络，以检测和分类稻米图像的水稻疾病。水稻疾病经常导致20至40％的公司生产损失的产量，与全球经济有关。快速疾病鉴定对于计划及时计划治疗并减​​少CORP损失至关重要。水稻疾病诊断仍然主要是手动进行的。为实现AI辅助快速准确的疾病检测，我们提出了基于MobileNet结构的Adsnn-Bo模型和增强注意机制。此外，贝叶斯优化方法应用于调整模型的超级参数。交叉验证的分类实验是基于公共米病数据集进行的，总共有四个类别。实验结果表明，我们的移动兼容ADSNN-BO模型实现了94.65 \％的测试精度，这占据了所有最先进的模型。为了检查我们所提出的模型的可解释性，还进行了包括激活图和过滤器可视化方法的特征分析。结果表明，我们提出的基于关注机制可以更有效地引导Adsnn-Bo模型学习信息性功能。本研究的结果将促进农业领域快速植物疾病诊断和控制的人工智能。