在这项工作中，我们提出了一种新型视觉注意力驱动的变压器框架Radiotransformer，它利用放射科医生的凝视模式并将其视觉认知行为模拟用于胸部X光片的疾病诊断。诸如放射科医生等领域专家依靠视觉信息进行医学图像解释。另一方面，即使视觉解释具有挑战性，深度神经网络在类似任务中也表现出了巨大的希望。眼睛凝视的跟踪已用于捕获域专家的观看行为，从而对视觉搜索的复杂性提供了洞察力。但是，深度学习框架，即使是依靠注意力机制的框架，也不会利用这种丰富的领域信息。 Radiotransformer通过从放射科医生的视觉搜索模式中学习，在级联的全球 - 焦点变压器框架中编码为“人类视觉注意区域”，从而填补了这一关键差距。总体“全局”图像特征和更详细的“本地”特征分别由拟议的全局和焦点模块捕获。我们通过实验验证了学生教师方法对8个数据集的功效，这些数据集涉及不同的疾病分类任务，在推理阶段无法使用眼睛凝视数据。代码：https：//github.com/bmi-imaginelab/radiotransformer。

变形金刚占据了自然语言处理领域，最近影响了计算机视觉区域。在医学图像分析领域中，变压器也已成功应用于全栈临床应用，包括图像合成/重建，注册，分割，检测和诊断。我们的论文旨在促进变压器在医学图像分析领域的认识和应用。具体而言，我们首先概述了内置在变压器和其他基本组件中的注意机制的核心概念。其次，我们回顾了针对医疗图像应用程序量身定制的各种变压器体系结构，并讨论其局限性。在这篇综述中，我们调查了围绕在不同学习范式中使用变压器，提高模型效率及其与其他技术的耦合的关键挑战。我们希望这篇评论可以为读者提供医学图像分析领域的读者的全面图片。

在深度学习方法进行自动医学图像分析的最新成功之前，从业者使用手工制作的放射线特征来定量描述当地的医学图像斑块。但是，提取区分性放射素特征取决于准确的病理定位，这在现实世界中很难获得。尽管疾病分类和胸部X射线的定位方面取得了进步，但许多方法未能纳入临床知名的领域知识。由于这些原因，我们提出了一个放射素引导的变压器（RGT），该变压器（RGT）与\ textit {global}图像信息与\ textit {local}知识引导的放射线信息信息提供准确的心肺病理学定位和分类\ textit {无需任何界限盒{ }。 RGT由图像变压器分支，放射线变压器分支以及聚集图像和放射线信息的融合层组成。 RGT使用对图像分支的自我注意事项，提取了一个边界框来计算放射线特征，该特征由放射线分支进一步处理。然后通过交叉注意层融合学习的图像和放射线特征。因此，RGT利用了一种新型的端到端反馈回路，该回路只能使用图像水平疾病标签引导精确的病理定位。 NIH CHESTXRAR数据集的实验表明，RGT的表现优于弱监督疾病定位的先前作品（在各个相交联合阈值的平均余量为3.6 \％）和分类（在接收器操作方下平均1.1 \％\％\％\％曲线）。接受代码和训练有素的模型将在接受后发布。

快捷方式学习对深度学习模型很常见，但导致了退化的特征表示形式，因此危害了该模型的可推广性和解释性。但是，在广泛使用的视觉变压器框架中的快捷方式学习在很大程度上是未知的。同时，引入特定领域的知识是纠正捷径的主要方法，捷径为背景相关因素。例如，在医学成像领域中，放射科医生的眼睛凝视数据是一种有效的人类视觉先验知识，具有指导深度学习模型的巨大潜力，可以专注于有意义的前景区域。但是，获得眼睛凝视数据是时必的，劳动密集型的，有时甚至是不切实际的。在这项工作中，我们提出了一种新颖而有效的显着性视觉变压器（SGT）模型，以在没有眼神数据的情况下在VIT中纠正快捷方式学习。具体而言，采用计算视觉显着性模型来预测输入图像样本的显着性图。然后，显着图用于散布最有用的图像贴片。在拟议的中士中，图像贴片之间的自我注意力仅集中于蒸馏的信息。考虑到这种蒸馏操作可能会导致全局信息丢失，我们在最后一个编码器层中进一步介绍了一个残留的连接，该连接捕获了所有图像贴片中的自我注意力。四个独立公共数据集的实验结果表明，我们的SGT框架可以有效地学习和利用人类的先验知识，而无需眼睛凝视数据，并且比基线更好。同时，它成功地纠正了有害的快捷方式学习并显着提高了VIT模型的解释性，证明了传递人类先验知识在纠正快捷方式学习方面传递人类先验知识的承诺

每年医生对患者的基于形象的诊断需求越来越大，是最近的人工智能方法可以解决的问题。在这种情况下，我们在医学图像的自动报告领域进行了调查，重点是使用深神经网络的方法，了解：（1）数据集，（2）架构设计，（3）解释性和（4）评估指标。我们的调查确定了有趣的发展，也是留下挑战。其中，目前对生成的报告的评估尤为薄弱，因为它主要依赖于传统的自然语言处理（NLP）指标，这不准确地捕获医疗正确性。

随着深度学习方法的进步，如深度卷积神经网络，残余神经网络，对抗网络的进步。 U-Net架构最广泛利用生物医学图像分割，以解决目标区域或子区域的识别和检测的自动化。在最近的研究中，基于U-Net的方法在不同应用中显示了最先进的性能，以便在脑肿瘤，肺癌，阿尔茨海默，乳腺癌等疾病的早期诊断和治疗中发育计算机辅助诊断系统等，使用各种方式。本文通过描述U-Net框架来提出这些方法的成功，然后通过执行1）型号的U-Net变体进行综合分析，2）模特内分类，建立更好的见解相关的挑战和解决方案。此外，本文还强调了基于U-Net框架在持续的大流行病，严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-COV-2）中的贡献也称为Covid-19。最后，分析了这些U-Net变体的优点和相似性以及生物医学图像分割所涉及的挑战，以发现该领域的未来未来的研究方向。

在过去的十年中，使用深度学习方法从胸部X光片检测到胸部X光片是一个活跃的研究领域。大多数以前的方法试图通过识别负责对模型预测的重要贡献的空间区域来关注图像的患病器官。相比之下，专家放射科医生在确定这些区域是否异常之前首先找到突出的解剖结构。因此，将解剖学知识纳入深度学习模型可能会带来自动疾病分类的大幅改善。在此激励的情况下，我们提出了解剖学XNET，这是一种基于解剖学注意的胸腔疾病分类网络，该网络优先考虑由预识别的解剖区域引导的空间特征。我们通过利用可用的小规模器官级注释来采用半监督的学习方法，将解剖区域定位在没有器官级注释的大规模数据集中。拟议的解剖学XNET使用预先训练的Densenet-121作为骨干网络，具有两个相应的结构化模块，解剖学意识到（$^3 $）和概率加权平均池（PWAP），在凝聚力框架中引起解剖学的关注学习。我们通过实验表明，我们提出的方法通过在三个公开可用的大规模CXR数据集中获得85.78％，92.07％和84.04％的AUC得分来设置新的最先进基准测试。和模拟CXR。这不仅证明了利用解剖学分割知识来改善胸病疾病分类的功效，而且还证明了所提出的框架的普遍性。

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.

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。

每年有大约4.5亿人受到肺炎的影响，导致250万人死亡。 Covid-19也影响了1.81亿人，这导致了392万人伤亡。如果早期诊断，两种疾病死亡可能会显着降低。然而，目前诊断肺炎（投诉+胸部X射线）和Covid-19（RT-PCR）的方法分别存在专家放射科医生和时间。在深度学习模型的帮助下，可以从胸部X射线或CT扫描立即检测肺炎和Covid-19。这样，诊断肺炎/ Covid-19的过程可以更有效和普遍地制作。在本文中，我们的目标是引出，解释和评估，定性和定量，深入学习方法的主要进步，旨在检测或定位社区获得的肺炎（帽），病毒肺炎和Covid-19从胸部X-的图像光线和CT扫描。作为一个系统的审查，本文的重点在于解释了深度学习模型架构，该架构已经被修改或从划痕，以便WIWTH对概括性的关注。对于每个模型，本文回答了模型所设计的方式的问题，特定模型克服的挑战以及修改模型到所需规格的折衷。还提供了本文描述的所有模型的定量分析，以量化不同模型的有效性与相似的目标。一些权衡无法量化，因此它们在定性分析中明确提到，在整个纸张中完成。通过在一个地方编译和分析大量的研究细节，其中包含所有数据集，模型架构和结果，我们的目标是为对此字段感兴趣的初学者和当前研究人员提供一站式解决方案。

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

深度学习和计算机视觉的最新进展减轻了许多瓶颈，从而使算法无标记，并且性能更好。具体而言，变形金刚提供了图像的全球视角，该图像卷积神经网络（CNN）缺乏设计。在这里，我们介绍了跨体系结构自学，这是一种新颖的自我监督学习方法，同时利用了变形金刚和CNN，同时也可以通过易于可用的云服务在计算上访问。与现有的最先进的自我监督学习方法相比，我们从经验上显示了经过CASS训练的CNN，而Transformers则使用100％标记的数据，平均获得8.5％，具有10％标记的数据，为11.5％，1.5％，1百分比在三个不同数据集中标记的数据。值得注意的是，一个被使用的数据集包括自身免疫性疾病的组织病理学幻灯片，这是医学成像中代表性不足的主题，并且数据最少。此外，我们的发现表明，就训练时间而言，CASS的效率是其他最先进方法的两倍。

The chest X-ray is one of the most commonly accessible radiological examinations for screening and diagnosis of many lung diseases. A tremendous number of X-ray imaging studies accompanied by radiological reports are accumulated and stored in many modern hospitals' Picture Archiving and Communication Systems (PACS). On the other side, it is still an open question how this type of hospital-size knowledge database containing invaluable imaging informatics (i.e., loosely labeled) can be used to facilitate the data-hungry deep learning paradigms in building truly large-scale high precision computer-aided diagnosis (CAD) systems.In this paper, we present a new chest X-ray database, namely "ChestX-ray8", which comprises 108,948 frontalview X-ray images of 32,717 unique patients with the textmined eight disease image labels (where each image can have multi-labels), from the associated radiological reports using natural language processing. Importantly, we demonstrate that these commonly occurring thoracic diseases can be detected and even spatially-located via a unified weaklysupervised multi-label image classification and disease localization framework, which is validated using our proposed dataset. Although the initial quantitative results are promising as reported, deep convolutional neural network based "reading chest X-rays" (i.e., recognizing and locating the common disease patterns trained with only image-level labels) remains a strenuous task for fully-automated high precision CAD systems.

2019年12月，一个名为Covid-19的新型病毒导致了迄今为止的巨大因果关系。与新的冠状病毒的战斗在西班牙语流感后令人振奋和恐怖。虽然前线医生和医学研究人员在控制高度典型病毒的传播方面取得了重大进展，但技术也证明了在战斗中的重要性。此外，许多医疗应用中已采用人工智能，以诊断许多疾病，甚至陷入困境的经验丰富的医生。因此，本调查纸探讨了提议的方法，可以提前援助医生和研究人员，廉价的疾病诊断方法。大多数发展中国家难以使用传统方式进行测试，但机器和深度学习可以采用显着的方式。另一方面，对不同类型的医学图像的访问已经激励了研究人员。结果，提出了一种庞大的技术数量。本文首先详细调了人工智能域中传统方法的背景知识。在此之后，我们会收集常用的数据集及其用例日期。此外，我们还显示了采用深入学习的机器学习的研究人员的百分比。因此，我们对这种情况进行了彻底的分析。最后，在研究挑战中，我们详细阐述了Covid-19研究中面临的问题，我们解决了我们的理解，以建立一个明亮健康的环境。

人的凝视是一种成本效益的生理数据，揭示了人类的潜在注意力模式。选择性注意机制有助于通过忽略分散剂的存在，帮助认知系统专注于任务相关的视觉线索。由于这种能力，人类可以有效地从一个非常有限数量的训练样本中学习。灵感来自这种机制，我们旨在利用具有小型训练数据的医学图像分析任务的凝视。我们所提出的框架包括骨干编码器和选择性注意网络（SAN），用于模拟潜在的注意力。 SAN通过估计实际的人的凝视，隐含地编码与医学诊断任务相关的可疑区域。然后我们设计一种新颖的辅助注意力块（AAB），以允许从骨干编码器使用SAN的信息，以专注于选择性区域。具体而言，该块使用多针注意层的修改版本来模拟人类视觉搜索过程。请注意，SAN和AAB可以插入不同的底部，并且在配备有任务特定的头部时，该框架可用于多个医学图像分析任务。我们的方法经过证明在3D肿瘤分割和2D胸X射线分类任务中实现了卓越的性能。我们还表明，SAN的估计凝视概率图与由董事会认证的医生获得的实际凝视固定图一致。

我们考虑临床应用异常定位问题。虽然深入学习推动了最近的医学成像进展，但许多临床挑战都没有完全解决，限制了其更广泛的使用。虽然最近的方法报告了高的诊断准确性，但医生因普遍缺乏算法决策和解释性而涉及诊断决策的这些算法，这是关注这些算法。解决这个问题的一种潜在方法是进一步培训这些模型，以便除了分类它们之外，除了分类。然而，准确地进行这一临床专家需要大量的疾病定位注释，这是对大多数应用程序来实现昂贵的任务。在这项工作中，我们通过一种新的注意力弱监督算法来解决这些问题，该弱势监督算法包括分层关注挖掘框架，可以以整体方式统一激活和基于梯度的视觉关注。我们的关键算法创新包括明确序号注意约束的设计，实现了以弱监督的方式实现了原则的模型培训，同时还通过本地化线索促进了产生视觉关注驱动的模型解释。在两个大型胸部X射线数据集（NIH Chescx-Ray14和Chexpert）上，我们展示了对现有技术的显着本地化性能，同时也实现了竞争的分类性能。我们的代码可在https://github.com/oyxhust/ham上找到。

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％。

根据诊断各种疾病的胸部X射线图像的可观增长，以及收集广泛的数据集，使用深神经网络进行了自动诊断程序，已经占据了专家的思想。计算机视觉中的大多数可用方法都使用CNN主链来获得分类问题的高精度。然而，最近的研究表明，在NLP中成为事实上方法的变压器也可以优于许多基于CNN的模型。本文提出了一个基于SWIN变压器的多标签分类深模型，作为实现最新诊断分类的骨干。它利用了头部体系结构来利用多层感知器（也称为MLP）。我们评估了我们的模型，该模型称为“ Chest X-Ray14”，最广泛，最大的X射线数据集之一，该数据集由30,000多名14例著名胸部疾病的患者组成100,000多个额叶/背景图像。我们的模型已经用几个数量的MLP层用于头部设置，每个模型都在所有类别上都达到了竞争性的AUC分数。胸部X射线14的全面实验表明，与以前的SOTA平均AUC为0.799相比，三层头的平均AUC得分为0.810，其平均AUC得分为0.810。我们建议对现有方法进行公平基准测试的实验设置，该设置可以用作未来研究的基础。最后，我们通过确认所提出的方法参与胸部的病理相关区域，从而跟进了结果。

在过去的几年中，卷积神经网络（CNN）占据了计算机视野的领域，这要归功于它们提取功能及其在分类问题中出色的表现，例如在自动分析X射线中。不幸的是，这些神经网络被认为是黑盒算法，即不可能了解该算法如何实现最终结果。要将这些算法应用于不同领域并测试方法论的工作原理，我们需要使用可解释的AI技术。医学领域的大多数工作都集中在二进制或多类分类问题上。但是，在许多现实生活中，例如胸部X射线射线，可以同时出现不同疾病的放射学迹象。这引起了所谓的“多标签分类问题”。这些任务的缺点是类不平衡，即不同的标签没有相同数量的样本。本文的主要贡献是一种深度学习方法，用于不平衡的多标签胸部X射线数据集。它为当前未充分利用的Padchest数据集建立了基线，并基于热图建立了可解释的AI技术。该技术还包括概率和模型间匹配。我们系统的结果很有希望，尤其是考虑到使用的标签数量。此外，热图与预期区域相匹配，即它们标志着专家将用来做出决定的区域。

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。