超声检查的诊断准确性提高仍然是一个重要目标。在这项研究中,我们提出了一种基于生物物理特征的机器学习方法,用于乳腺癌检测,以改善基准深度学习算法以外的性能,并提供一张颜色的覆盖层覆盖层的视觉图,这些视觉图是病变中恶性肿瘤的可能性。该总体框架称为特定疾病的成像。以前,分别利用改良的完全卷积网络和改良的Googlenet对150个乳房病变进行了细分和分类。在这项研究中,在轮廓病变中进行了多参数分析。从基于生物物理和形态学模型的超声射频,包膜和对数压缩数据中提取特征。带有高斯内核的支持向量机构建了非线性超平面,我们计算了多参数空间中每个特征的超平面和数据点之间的距离。距离可以定量评估病变,并提出颜色编码并覆盖在B模式图像上的恶性肿瘤的可能性。对体内患者数据进行了培训和评估。在我们的研究中,最常见类型和大小的乳腺病变的总体准确性超过98.0%,分类为0.98,而接收器操作特征曲线下的区域的总体准确性比放射科医生的性能和深度学习系统更精确。此外,概率与BI RAD之间的相关性实现了预测乳腺癌的定量指南。因此,我们预计所提出的框架可以帮助放射科医生实现更准确,方便的乳腺癌分类和检测。
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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。
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糖尿病(DM)可导致严重的微脉管破坏,最终导致糖尿病性视网膜病变(DR)或由于糖尿病引起的眼睛并发症。如果不受组织的检查,这种疾病会随着时间的流逝而增加,并最终导致完全视力丧失。检测到这种光学发展的一般方法是通过检查视网膜图像的血管,视神经头,微型毛发,出血,渗出液等。最终,这受到经验丰富的眼科医生和大量DM案例的数量的限制。为了启用早期有效的DR诊断,眼科领域需要强大的计算机辅助诊断(CAD)系统。我们的审查旨在为从学生到成熟的研究人员提供给任何人,他们想了解CAD系统及其算法可以完成的工作,再到建模以及计算机视觉和模式识别中的视网膜图像处理领域的发展方向。对于刚开始的人来说,我们特别强调了不同数据库和算法框架的逻辑,优势和缺点,重点是最近的方法。
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机器学习和深度学习方法对医学的计算机辅助预测成为必需的,在乳房X光检查领域也具有越来越多的应用。通常,这些算法训练,针对特定任务,例如,病变的分类或乳房X乳线图的病理学状态的预测。为了获得患者的综合视图,随后整合或组合所有针对同一任务培训的模型。在这项工作中,我们提出了一种管道方法,我们首先培训一组个人,任务特定的模型,随后调查其融合,与标准模型合并策略相反。我们使用混合患者模型的深度学习模型融合模型预测和高级功能,以在患者水平上构建更强的预测因子。为此,我们提出了一种多分支深度学习模型,其跨不同任务和乳房X光检查有效地融合了功能,以获得全面的患者级预测。我们在公共乳房X线摄影数据,即DDSM及其策划版本CBIS-DDSM上培训并评估我们的全部管道,并报告AUC评分为0.962,以预测任何病变和0.791的存在,以预测患者水平对恶性病变的存在。总体而言,与标准模型合并相比,我们的融合方法将显着提高AUC得分高达0.04。此外,通过提供与放射功能相关的特定于任务的模型结果,提供了与放射性特征相关的任务特定模型结果,我们的管道旨在密切支持放射科学家的阅读工作流程。
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早期发现癌症是一种挑战性的医学问题。癌症患者的血液血清富含异质分泌脂质结合的细胞内囊泡(EVS),其具有复杂的信息和生物标志物,代表其原产地,目前在液检和癌症筛查领域中研究。振动光谱提供了非侵入性方法,用于评估复杂生物样品中的结构和生物物理性质。在该试点研究中,对来自来自四个不同癌症亚型(结直肠癌,肝细胞癌,乳腺癌和胰腺癌)和五名健康患者(对照组)组成的9例血浆中提取的多种拉曼光谱测量测量。 FTIR(傅里叶变换红外)光谱测量是作为拉曼分析的互补方法,在四个癌症亚型中的两种。 Adaboost随机森林分类器,决策树和支持向量机(SVM)区分癌症EV的基线校正拉曼光谱从健康对照(18 Spectra)的那些,当减少到频谱频率范围时,分类精度高于90% 1800至1940年反厘米,经过50:50培训:测试分裂。 14 Spectra的FTIR分类精度显示了80%的分类准确性。我们的研究结果表明,基本机器学习算法是强大的应用智能工具,以区分癌症患者EVS的复杂振动光谱来自健康患者。这些实验方法将希望作为人工智能辅助早期癌症筛查的有效和有效的液检活动。
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多参数磁共振成像(MPMRI)在检测前列腺癌病变中的作用越来越大。因此,解释这些扫描的医学专业人员通过使用计算机辅助检测系统来减少人为错误的风险。但是,系统实施中使用的各种算法产生了不同的结果。在这里,我们研究了每个前列腺区域的最佳机器学习分类器。我们还发现了明显的功能,以阐明模型的分类原理。在提供的数据中,我们收集并增强了T2加权图像和明显的扩散系数MAP图像,以首先通过三阶统计特征提取作为机器学习分类器的输入。对于我们的深度学习分类器,我们使用卷积神经网(CNN)体系结构进行自动提取和分类。通过显着映射以了解内部的分类机制,可以改善CNN结果的可解释性。最终,我们得出的结论是,有效检测周围和前纤维肌间基质(AS)病变更多地取决于统计分布特征,而过渡区(TZ)的病变更多地取决于纹理特征。合奏算法最适合PZ和TZ区域,而CNN在AS区域中最好。这些分类器可用于验证放射科医生的预测,并减少怀疑患有前列腺癌的患者的阅读差异。还可以进一步研究这项研究中报告的显着特征,以更好地了解使用mpMRI的前列腺病变的隐藏特征和生物标志物。
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早期检测改善了胰腺导管腺癌(PDAC)中的预后,但挑战,因为病变通常很小,并且在对比增强的计算断层扫描扫描(CE-CT)上定义很差。深度学习可以促进PDAC诊断,但是当前模型仍然无法识别小(<2cm)病变。在这项研究中,最先进的深度学习模型用于开发用于PDAC检测的自动框架,专注于小病变。另外,研究了整合周围解剖学的影响。 CE-CT来自119个病理验证的PDAC患者的群组和123名没有PDAC患者的队列用于训练NNUNET用于自动病变检测和分割(\ TEXTIT {NNUNET \ _t})。训练了两种额外的鼻塞,以研究解剖学积分的影响:(1)分割胰腺和肿瘤(\ yryit {nnunet \ _tp}),(2)分割胰腺,肿瘤和多周围的解剖结构(\ textit {nnunet \_多发性硬化症})。外部可公开的测试集用于比较三个网络的性能。 \ Textit {nnunet \ _ms}实现了最佳性能,在整个测试集的接收器操作特性曲线下的区域为0.91,肿瘤的0.88 <2cm,显示最先进的深度学习可以检测到小型PDAC和解剖信息的好处。
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Lung cancer is a severe menace to human health, due to which millions of people die because of late diagnoses of cancer; thus, it is vital to detect the disease as early as possible. The Computerized chest analysis Tomography of scan is assumed to be one of the efficient solutions for detecting and classifying lung nodules. The necessity of high accuracy of analyzing C.T. scan images of the lung is considered as one of the crucial challenges in detecting and classifying lung cancer. A new long-short-term-memory (LSTM) based deep fusion structure, is introduced, where, the texture features computed from lung nodules through new volumetric grey-level-co-occurrence-matrices (GLCM) computations are applied to classify the nodules into: benign, malignant and ambiguous. An improved Otsu segmentation method combined with the water strider optimization algorithm (WSA) is proposed to detect the lung nodules. Otsu-WSA thresholding can overcome the restrictions present in previous thresholding methods. Extended experiments are run to assess this fusion structure by considering 2D-GLCM computations based 2D-slices fusion, and an approximation of this 3D-GLCM with volumetric 2.5D-GLCM computations-based LSTM fusion structure. The proposed methods are trained and assessed through the LIDC-IDRI dataset, where 94.4%, 91.6%, and 95.8% Accuracy, sensitivity, and specificity are obtained, respectively for 2D-GLCM fusion and 97.33%, 96%, and 98%, accuracy, sensitivity, and specificity, respectively, for 2.5D-GLCM fusion. The yield of the same are 98.7%, 98%, and 99%, for the 3D-GLCM fusion. The obtained results and analysis indicate that the WSA-Otsu method requires less execution time and yields a more accurate thresholding process. It is found that 3D-GLCM based LSTM outperforms its counterparts.
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放射线学使用定量医学成像特征来预测临床结果。目前,在新的临床应用中,必须通过启发式试验和纠正过程手动完成各种可用选项的最佳放射组方法。在这项研究中,我们提出了一个框架,以自动优化每个应用程序的放射线工作流程的构建。为此,我们将放射线学作为模块化工作流程,并为每个组件包含大量的常见算法。为了优化每个应用程序的工作流程,我们使用随机搜索和结合使用自动化机器学习。我们在十二个不同的临床应用中评估我们的方法,从而在曲线下导致以下区域:1)脂肪肉瘤(0.83); 2)脱粘型纤维瘤病(0.82); 3)原发性肝肿瘤(0.80); 4)胃肠道肿瘤(0.77); 5)结直肠肝转移(0.61); 6)黑色素瘤转移(0.45); 7)肝细胞癌(0.75); 8)肠系膜纤维化(0.80); 9)前列腺癌(0.72); 10)神经胶质瘤(0.71); 11)阿尔茨海默氏病(0.87);和12)头颈癌(0.84)。我们表明,我们的框架具有比较人类专家的竞争性能,优于放射线基线,并且表现相似或优于贝叶斯优化和更高级的合奏方法。最后,我们的方法完全自动优化了放射线工作流的构建,从而简化了在新应用程序中对放射线生物标志物的搜索。为了促进可重复性和未来的研究,我们公开发布了六个数据集,框架的软件实施以及重现这项研究的代码。
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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。
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机器学习和计算机视觉技术近年来由于其自动化,适合性和产生惊人结果的能力而迅速发展。因此,在本文中,我们调查了2014年至2022年之间发表的关键研究,展示了不同的机器学习算法研究人员用来分割肝脏,肝肿瘤和肝脉管结构的研究。我们根据感兴趣的组织(肝果,肝肿瘤或肝毒剂)对被调查的研究进行了划分,强调了同时解决多个任务的研究。此外,机器学习算法被归类为受监督或无监督的,如果属于某个方案的工作量很大,则将进一步分区。此外,对文献和包含上述组织面具的网站发现的不同数据集和挑战进行了彻底讨论,强调了组织者的原始贡献和其他研究人员的贡献。同样,在我们的评论中提到了文献中过度使用的指标,这强调了它们与手头的任务的相关性。最后,强调创新研究人员应对需要解决的差距的关键挑战和未来的方向,例如许多关于船舶分割挑战的研究的稀缺性以及为什么需要早日处理他们的缺席。
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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.
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最近的人工智能(AI)算法已在各种医学分类任务上实现了放射科医生级的性能。但是,只有少数研究涉及CXR扫描异常发现的定位,这对于向放射学家解释图像级分类至关重要。我们在本文中介绍了一个名为Vindr-CXR的可解释的深度学习系统,该系统可以将CXR扫描分类为多种胸部疾病,同时将大多数类型的关键发现本地化在图像上。 Vindr-CXR接受了51,485次CXR扫描的培训,并通过放射科医生提供的边界盒注释进行了培训。它表现出与经验丰富的放射科医生相当的表现,可以在3,000张CXR扫描的回顾性验证集上对6种常见的胸部疾病进行分类,而在接收器操作特征曲线(AUROC)下的平均面积为0.967(95%置信区间[CI]:0.958---------0.958------- 0.975)。 VINDR-CXR在独立患者队列中也得到了外部验证,并显示出其稳健性。对于具有14种类型病变的本地化任务,我们的自由响应接收器操作特征(FROC)分析表明,VINDR-CXR以每扫描确定的1.0假阳性病变的速率达到80.2%的敏感性。还进行了一项前瞻性研究,以衡量VINDR-CXR在协助六名经验丰富的放射科医生方面的临床影响。结果表明,当用作诊断工具时,提出的系统显着改善了放射科医生本身之间的一致性,平均Fleiss的Kappa的同意增加了1.5%。我们还观察到,在放射科医生咨询了Vindr-CXR的建议之后,在平均Cohen的Kappa中,它们和系统之间的一致性显着增加了3.3%。
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Non-invasive prostate cancer detection from MRI has the potential to revolutionize patient care by providing early detection of clinically-significant disease (ISUP grade group >= 2), but has thus far shown limited positive predictive value. To address this, we present an MRI-based deep learning method for predicting clinically significant prostate cancer applicable to a patient population with subsequent ground truth biopsy results ranging from benign pathology to ISUP grade group~5. Specifically, we demonstrate that mixed supervision via diverse histopathological ground truth improves classification performance despite the cost of reduced concordance with image-based segmentation. That is, where prior approaches have utilized pathology results as ground truth derived from targeted biopsies and whole-mount prostatectomy to strongly supervise the localization of clinically significant cancer, our approach also utilizes weak supervision signals extracted from nontargeted systematic biopsies with regional localization to improve overall performance. Our key innovation is performing regression by distribution rather than simply by value, enabling use of additional pathology findings traditionally ignored by deep learning strategies. We evaluated our model on a dataset of 973 (testing n=160) multi-parametric prostate MRI exams collected at UCSF from 2015-2018 followed by MRI/ultrasound fusion (targeted) biopsy and systematic (nontargeted) biopsy of the prostate gland, demonstrating that deep networks trained with mixed supervision of histopathology can significantly exceed the performance of the Prostate Imaging-Reporting and Data System (PI-RADS) clinical standard for prostate MRI interpretation.
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乳腺癌是女性可能发生的最严重的癌症之一。通过分析组织学图像(HIS)来自动诊断乳腺癌对患者及其预后很重要。他的分类为临床医生提供了对疾病的准确了解,并使他们可以更有效地治疗患者。深度学习(DL)方法已成功地用于各种领域,尤其是医学成像,因为它们有能力自动提取功能。这项研究旨在使用他的乳腺癌对不同类型的乳腺癌进行分类。在这项研究中,我们提出了一个增强的胶囊网络,该网络使用RES2NET块和四个额外的卷积层提取多尺度特征。此外,由于使用了小的卷积内核和RES2NET块,因此所提出的方法具有较少的参数。结果,新方法的表现优于旧方法,因为它会自动学习最佳功能。测试结果表明该模型的表现优于先前的DL方法。
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The cone-beam computed tomography (CBCT) provides 3D volumetric imaging of a target with low radiation dose and cost compared with conventional computed tomography, and it is widely used in the detection of paranasal sinus disease. However, it lacks the sensitivity to detect soft tissue lesions owing to reconstruction constraints. Consequently, only physicians with expertise in CBCT reading can distinguish between inherent artifacts or noise and diseases, restricting the use of this imaging modality. The development of artificial intelligence (AI)-based computer-aided diagnosis methods for CBCT to overcome the shortage of experienced physicians has attracted substantial attention. However, advanced AI-based diagnosis addressing intrinsic noise in CBCT has not been devised, discouraging the practical use of AI solutions for CBCT. To address this issue, we propose an AI-based computer-aided diagnosis method using CBCT with a denoising module. This module is implemented before diagnosis to reconstruct the internal ground-truth full-dose scan corresponding to an input CBCT image and thereby improve the diagnostic performance. The external validation results for the unified diagnosis of sinus fungal ball, chronic rhinosinusitis, and normal cases show that the proposed method improves the micro-, macro-average AUC, and accuracy by 7.4, 5.6, and 9.6% (from 86.2, 87.0, and 73.4 to 93.6, 92.6, and 83.0%), respectively, compared with a baseline while improving human diagnosis accuracy by 11% (from 71.7 to 83.0%), demonstrating technical differentiation and clinical effectiveness. This pioneering study on AI-based diagnosis using CBCT indicates denoising can improve diagnostic performance and reader interpretability in images from the sinonasal area, thereby providing a new approach and direction to radiographic image reconstruction regarding the development of AI-based diagnostic solutions.
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Fruit is a key crop in worldwide agriculture feeding millions of people. The standard supply chain of fruit products involves quality checks to guarantee freshness, taste, and, most of all, safety. An important factor that determines fruit quality is its stage of ripening. This is usually manually classified by experts in the field, which makes it a labor-intensive and error-prone process. Thus, there is an arising need for automation in the process of fruit ripeness classification. Many automatic methods have been proposed that employ a variety of feature descriptors for the food item to be graded. Machine learning and deep learning techniques dominate the top-performing methods. Furthermore, deep learning can operate on raw data and thus relieve the users from having to compute complex engineered features, which are often crop-specific. In this survey, we review the latest methods proposed in the literature to automatize fruit ripeness classification, highlighting the most common feature descriptors they operate on.
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胆道是一个管网络,将肝脏与胆囊连接到胆囊,这是一个正下方的器官。胆管是胆汁树中的主要管。胆管的扩张是人体中更多主要问题的关键指标,例如石头和肿瘤,这些问题通常是由胰腺或Vater的乳头状引起的。在许多情况下,胆管扩张的检测对于初学者或未经训练的医务人员来说可能具有挑战性。即使是专业人士也无法用肉眼检测到胆管扩张。这项研究提出了一种基于视觉的独特模型,用于初始诊断。为了从磁共振图像分割胆道树,框架使用了不同的图像处理方法(MRI)。在对图像的感兴趣区域进行了细分后,对其进行了许多计算,以提取10个特征,包括主要轴和次要轴,胆管区域,胆汁树面积,紧凑性和某些纹理特征(对比度,平均值,方差和相关性)。这项研究使用了约旦安曼国王侯赛因医学中心的图像数据库,其中包括200张MRI图像,100例正常病例和100例胆管扩张的患者。提取特征后,使用各种分类器来确定患者的健康状况(正常或扩张)。研究结果表明,提取的特征在曲线下的准确性和面积方面与所有分类器都很好。这项研究的独特之处在于,它使用自动方法从MRI图像中分割胆汁树,并且科学地将检索到的特征与胆道树状态相关联,而文献中从未做过。
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晚期钆增强磁共振成像(LGE MRI)通常用于可视化和量化左心房(LA)疤痕。疤痕的位置和程度提供了心理生理学和心房颤动进展的重要信息(AF)。因此,LGE MRI的La Scar分段和量化可用于AF患者的计算机辅助诊断和治疗分层。由于手动描绘可能是耗时的,并且经过专家内和专家间变异性,因此非常需要自动化这种计算,这然而仍然仍然具有挑战性和研究。本文旨在为La腔,墙壁,瘢痕和消融差距分割和LGE MRI的定量提供系统审查,以及AF研究的相关文献。具体而言,我们首先总结AF相关的成像技术,特别是LGE MRI。然后,我们详细介绍了四个计算任务的方法,并总结了每个任务中应用的验证策略。最后,概述了未来可能的未来发展,简要调查了上述方法的潜在临床应用。审查表明,该主题的研究仍处于早期阶段。虽然已经提出了几种方法,但特别是对于LA分割,由于与图像采集的高度变化相关的性能问题和图像采集差异有关的性能问题,仍有很大的算法发展。
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背景和目的:胃癌已经成为全球第五次常见的癌症,早期检测胃癌对于拯救生命至关重要。胃癌的组织病理学检查是诊断胃癌的金标准。然而,计算机辅助诊断技术是挑战,以评估由于公开胃组织病理学图像数据集的稀缺而评估。方法:在本文中,公布了一种贵族公共胃组织病理学子尺寸图像数据库(GashissdB)以识别分类器的性能。具体地,包括两种类型的数据:正常和异常,总共245,196个组织案例图像。为了证明图像分类领域的不同时期的方法在GashissdB上具有差异,我们选择各种分类器进行评估。选择七种古典机器学习分类器,三个卷积神经网络分类器和新颖的基于变压器的分类器进行测试,用于测试图像分类任务。结果:本研究采用传统机器学习和深入学习方法进行了广泛的实验,以证明不同时期的方法对GashissdB具有差异。传统的机器学习实现了86.08%的最佳精度率,最低仅为41.12%。深度学习的最佳准确性达到96.47%,最低为86.21%。分类器的精度率显着变化。结论:据我们所知,它是第一个公开的胃癌组织病理学数据集,包含大量的弱监督学习的图像。我们认为Gashissdb可以吸引研究人员来探索胃癌自动诊断的新算法,这可以帮助医生和临床环境中的患者。
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