视网膜血管疾病影响人体的福祉,有时会提供其他缺陷的身体损伤的生命体征。最近,已经成功地应用了深度学习技术以检测糖尿病视网膜病变(DR)。应用深层学习技术的主要障碍检测大多数其他视网膜血管疾病是可用的有限数量的数据。在本文中,我们提出了一种转移学习技术,其旨在利用用于检测视网膜血管疾病的特征相似性。我们选择良好的DR检测作为源任务,并确定作为目标任务的早产儿(ROP)视网膜病变的早期检测。我们的实验结果表明,我们的DR预训方法在所有指标中占据了传统的想象预训过的转移学习方法,目前在医学图像分析中采用。此外,我们的方法对培训过程的随机性以及减少训练样本方面更加强大。本研究表明,我们建议的转移学习方法具有广泛的视网膜血管疾病或病态的潜力,其中数据有限。
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基于自我监督的基于学习的预科可以使用小标签的数据集开发可靠和广义的深度学习模型,从而减轻了标签生成的负担。本文旨在评估基于CL的预处理对可转介的性能与非转介糖尿病性视网膜病(DR)分类的影响。我们已经开发了一个基于CL的框架,具有神经风格转移(NST)增强,以生成具有更好表示和初始化的模型,以检测颜色底面图像中的DR。我们将CL预估计的模型性能与用成像网权重预测的两个最先进的基线模型进行了比较。我们通过减少标记的训练数据(降至10%)进一步研究模型性能,以测试使用小标签数据集训练模型的鲁棒性。该模型在EYEPACS数据集上进行了培训和验证,并根据芝加哥伊利诺伊大学(UIC)的临床数据进行了独立测试。与基线模型相比,我们的CL预处理的基础网模型具有更高的AUC(CI)值(0.91(0.898至0.930),在UIC数据上为0.80(0.783至0.820)和0.83(0.783至0.820)(0.801至0.853)。在10%标记的培训数据时,在UIC数据集上测试时,基线模型中的FoldusNet AUC为0.81(0.78至0.84),比0.58(0.56至0.64)和0.63(0.56至0.64)和0.63(0.60至0.66)。基于CL的NST预处理可显着提高DL分类性能,帮助模型良好(可从Eyepacs转移到UIC数据),并允许使用小的带注释的数据集进行培训,从而减少临床医生的地面真相注释负担。
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转移学习使我们能够利用从一项任务中获得的知识来协助解决另一个或相关任务。在现代计算机视觉研究中,问题是哪个架构对给定的数据集更好地表现更好。在本文中,我们将14种预先训练的Imagenet模型的性能进行比较在组织病理学癌症检测数据集上,其中每个模型都被配置为天真的模型,特征提取器模型或微调模型。DENSENET161已被证明具有高精度,而RESET101具有高召回。适用于后续检查成本高的高精度模型,而低精度,但在后续检查成本低时,可以使用高召回/灵敏度模型。结果还表明,转移学习有助于更快地收敛模型。
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在这项工作中,当图像特征与关联的非图像数据组合时,我们检查医学成像数据分类的性能增强。我们在仅使用患者元数据时使用仅使用图像特征时,我们将在分类任务中的八个最先进的深神经网络的性能进行比较。我们利用转移学习与想象成的网络直接用作特征提取器并在目标域上进行微调。我们的实验表明,在包含元数据并使用可解释性方法来确定哪些功能导致这些增强功能,可以显着提高性能。此外,我们的结果表明,自然医学成像(例如光学图像)的性能增强受益于直接使用预先训练的模型,而非自然图像(例如非成像数据的表示)受益于微调预先训练的网络。这些增强功能在计算时间中以可忽略的额外成本,因此是其他应用的实用方法。
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早期发现视网膜疾病是预防患者部分或永久失明的最重要手段之一。在这项研究中,提出了一种新型的多标签分类系统,用于使用从各种来源收集的眼底图像来检测多种视网膜疾病。首先,使用许多公开可用的数据集来构建一个新的多标签视网膜疾病数据集,即梅里德数据集。接下来,应用了一系列后处理步骤,以确保图像数据的质量和数据集中存在的疾病范围。在眼底多标签疾病分类中,首次通过大量实验优化的基于变压器的模型用于图像分析和决策。进行了许多实验以优化所提出的系统的配置。结果表明,在疾病检测和疾病分类方面,该方法的性能比在同一任务上的最先进作品要好7.9%和8.1%。获得的结果进一步支持了基于变压器的架构在医学成像领域的潜在应用。
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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。
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眼睛的临床诊断是对多种数据模式进行的,包括标量临床标签,矢量化生物标志物,二维底面图像和三维光学相干性层析成像(OCT)扫描。临床从业者使用所有可用的数据模式来诊断和治疗糖尿病性视网膜病(DR)或糖尿病黄斑水肿(DME)等眼部疾病。在眼科医学领域启用机器学习算法的使用需要研究治疗期内所有相关数据之间的关系和相互作用。现有的数据集受到限制,因为它们既不提供数据,也没有考虑数据模式之间的显式关系建模。在本文中,我们介绍了用于研究以上限制的视觉眼睛语义(橄榄)数据集的眼科标签。这是第一个OCT和近IIR眼底数据集,其中包括临床标签,生物标记标签,疾病标签和时间序列的患者治疗信息,来自相关临床试验。该数据集由1268个近红外图像组成,每个图像至少具有49个10月扫描和16个生物标志物,以及4个临床标签和DR或DME的疾病诊断。总共有96张眼睛的数据在至少两年的时间内平均,每只眼睛平均治疗66周和7次注射。我们在医学图像分析中为橄榄数据集进行了橄榄数据集的实用性,并为核心和新兴机器学习范式提供了基准和具体研究方向。
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Transfer learning from natural image datasets, particularly I N , using standard large models and corresponding pretrained weights has become a de-facto method for deep learning applications to medical imaging. However, there are fundamental di erences in data sizes, features and task speci cations between natural image classi cation and the target medical tasks, and there is little understanding of the e ects of transfer. In this paper, we explore properties of transfer learning for medical imaging. A performance evaluation on two large scale medical imaging tasks shows that surprisingly, transfer o ers little bene t to performance, and simple, lightweight models can perform comparably to I N architectures. Investigating the learned representations and features, we nd that some of the di erences from transfer learning are due to the over-parametrization of standard models rather than sophisticated feature reuse. We isolate where useful feature reuse occurs, and outline the implications for more e cient model exploration. We also explore feature independent bene ts of transfer arising from weight scalings.
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In this era of pandemic, the future of healthcare industry has never been more exciting. Artificial intelligence and machine learning (AI & ML) present opportunities to develop solutions that cater for very specific needs within the industry. Deep learning in healthcare had become incredibly powerful for supporting clinics and in transforming patient care in general. Deep learning is increasingly being applied for the detection of clinically important features in the images beyond what can be perceived by the naked human eye. Chest X-ray images are one of the most common clinical method for diagnosing a number of diseases such as pneumonia, lung cancer and many other abnormalities like lesions and fractures. Proper diagnosis of a disease from X-ray images is often challenging task for even expert radiologists and there is a growing need for computerized support systems due to the large amount of information encoded in X-Ray images. The goal of this paper is to develop a lightweight solution to detect 14 different chest conditions from an X ray image. Given an X-ray image as input, our classifier outputs a label vector indicating which of 14 disease classes does the image fall into. Along with the image features, we are also going to use non-image features available in the data such as X-ray view type, age, gender etc. The original study conducted Stanford ML Group is our base line. Original study focuses on predicting 5 diseases. Our aim is to improve upon previous work, expand prediction to 14 diseases and provide insight for future chest radiography research.
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Well-annotated medical datasets enable deep neural networks (DNNs) to gain strong power in extracting lesion-related features. Building such large and well-designed medical datasets is costly due to the need for high-level expertise. Model pre-training based on ImageNet is a common practice to gain better generalization when the data amount is limited. However, it suffers from the domain gap between natural and medical images. In this work, we pre-train DNNs on ultrasound (US) domains instead of ImageNet to reduce the domain gap in medical US applications. To learn US image representations based on unlabeled US videos, we propose a novel meta-learning-based contrastive learning method, namely Meta Ultrasound Contrastive Learning (Meta-USCL). To tackle the key challenge of obtaining semantically consistent sample pairs for contrastive learning, we present a positive pair generation module along with an automatic sample weighting module based on meta-learning. Experimental results on multiple computer-aided diagnosis (CAD) problems, including pneumonia detection, breast cancer classification, and breast tumor segmentation, show that the proposed self-supervised method reaches state-of-the-art (SOTA). The codes are available at https://github.com/Schuture/Meta-USCL.
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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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胸部射线照相是一种相对便宜,广泛的医疗程序,可传达用于进行诊断决策的关键信息。胸部X射线几乎总是用于诊断呼吸系统疾病,如肺炎或最近的Covid-19。在本文中,我们提出了一个自我监督的深神经网络,其在未标记的胸部X射线数据集上掠夺。学习的陈述转移到下游任务 - 呼吸系统疾病的分类。在四个公共数据集获得的结果表明,我们的方法在不需要大量标记的培训数据的情况下产生竞争力。
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间质性肺部疾病是一大批以不同程度的肺泡炎和肺纤维化为特征的异质性疾病。准确地诊断这些疾病对于制定治疗计划具有显着的指导价值。尽管以前的工作在分类间隙肺部疾病方面取得了令人印象深刻的结果,但仍有提高这些技术准确性的空间,主要是为了增强自动决策。为了提高分类精度,我们的研究提出了一个基于卷积神经网络的框架,并提供了其他信息。首先,通过在Hounsfield单元中重新缩放原始图像,并添加了ILD图像。其次,修改的CNN模型用于为每个组织产生分类概率的载体。第三,输入图像的位置信息,包括在某些位置在CT扫描中不同疾病的发生频率组成,用于计算位置权重向量。最后,使用两个向量之间的Hadamard产品用于为预测产生决策向量。与最先进的方法相比,使用公开可用的ILD数据库的结果显示了使用不同的其他信息预测这些数据的潜力。
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为了确保全球粮食安全和利益相关者的总体利润,正确检测和分类植物疾病的重要性至关重要。在这方面,基于深度学习的图像分类的出现引入了大量解决方案。但是,这些解决方案在低端设备中的适用性需要快速,准确和计算廉价的系统。这项工作提出了一种基于轻巧的转移学习方法,用于从番茄叶中检测疾病。它利用一种有效的预处理方法来增强具有照明校正的叶片图像,以改善分类。我们的系统使用组合模型来提取功能,该模型由预审计的MobilenETV2体系结构和分类器网络组成,以进行有效的预测。传统的增强方法被运行时的增加取代,以避免数据泄漏并解决类不平衡问题。来自PlantVillage数据集的番茄叶图像的评估表明,所提出的体系结构可实现99.30%的精度,型号大小为9.60mb和4.87亿个浮点操作,使其成为低端设备中现实生活的合适选择。我们的代码和型号可在https://github.com/redwankarimsony/project-tomato中找到。
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ImageNet pre-training has enabled state-of-the-art results on many tasks. In spite of its recognized contribution to generalization, we observed in this study that ImageNet pre-training also transfers adversarial non-robustness from pre-trained model into fine-tuned model in the downstream classification tasks. We first conducted experiments on various datasets and network backbones to uncover the adversarial non-robustness in fine-tuned model. Further analysis was conducted on examining the learned knowledge of fine-tuned model and standard model, and revealed that the reason leading to the non-robustness is the non-robust features transferred from ImageNet pre-trained model. Finally, we analyzed the preference for feature learning of the pre-trained model, explored the factors influencing robustness, and introduced a simple robust ImageNet pre-training solution. Our code is available at \url{https://github.com/jiamingzhang94/ImageNet-Pretraining-transfers-non-robustness}.
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为了产生最大的影响,必须使用基于证据的决策制定公共卫生计划。创建机器学习算法是为了收集,存储,处理和分析数据以提供知识和指导决策。任何监视系统的关键部分是图像分析。截至最近,计算机视觉和机器学习的社区最终对此感到好奇。这项研究使用各种机器学习和图像处理方法来检测和预测疟疾疾病。在我们的研究中,我们发现了深度学习技术作为具有更广泛适用于疟疾检测的智能工具的潜力,通过协助诊断病情,可以使医生受益。我们研究了针对计算机框架和组织的深度学习的共同限制,计算需要准备数据,准备开销,实时执行和解释能力,并发现对这些限制的轴承的未来询问。
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数据采集​​和注释中的困难基本上限制了3D医学成像应用的训练数据集的样本尺寸。结果,在没有足够的预训练参数的情况下,构建来自划痕的高性能3D卷积神经网络仍然是一项艰巨的任务。以前关于3D预培训的努力经常依赖于自我监督的方法,它在未标记的数据上使用预测或对比学习来构建不变的3D表示。然而,由于大规模监督信息的不可用,从这些学习框架获得语义不变和歧视性表示仍然存在问题。在本文中,我们重新审视了一种创新但简单的完全监督的3D网络预训练框架,以利用来自大型2D自然图像数据集的语义监督。通过重新设计的3D网络架构,重新设计的自然图像用于解决数据稀缺问题并开发强大的3D表示。四个基准数据集上的综合实验表明,所提出的预先接受的模型可以有效地加速收敛,同时还提高了各种3D医学成像任务,例如分类,分割和检测的准确性。此外,与从头划伤的训练相比,它可以节省高达60%的注释工作。在NIH Deeplesion数据集上,它同样地实现了最先进的检测性能,优于早期的自我监督和完全监督的预训练方法,以及从头训练进行培训的方法。为了促进3D医疗模型的进一步发展,我们的代码和预先接受的模型权重在https://github.com/urmagicsmine/cspr上公开使用。
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背景:宫颈癌严重影响了女性生殖系统的健康。光学相干断层扫描(OCT)作为宫颈疾病检测的非侵入性,高分辨率成像技术。然而,OCT图像注释是知识密集型和耗时的,这阻碍了基于深度学习的分类模型的培训过程。目的:本研究旨在基于自我监督学习,开发一种计算机辅助诊断(CADX)方法来对体内宫颈OCT图像进行分类。方法:除了由卷积神经网络(CNN)提取的高电平语义特征外,建议的CADX方法利用了通过对比纹理学习来利用未标记的宫颈OCT图像的纹理特征。我们在中国733名患者的多中心临床研究中对OCT图像数据集进行了十倍的交叉验证。结果:在用于检测高风险疾病的二元分类任务中,包括高级鳞状上皮病变和宫颈癌,我们的方法实现了0.9798加号或减去0.0157的面积曲线值,灵敏度为91.17加或对于OCT图像贴片,减去4.99%,特异性为93.96加仑或减去4.72%;此外,它在测试集上的四位医学专家中表现出两种。此外,我们的方法在使用交叉形阈值投票策略的118名中国患者中达到了91.53%的敏感性和97.37%的特异性。结论:所提出的基于对比 - 学习的CADX方法表现优于端到端的CNN模型,并基于纹理特征提供更好的可解释性,其在“见和治疗”的临床协议中具有很大的潜力。
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目的:深度神经网络(DNN)已被广泛应用于医学图像分类中,从其在医学图像中的强大映射能力中受益。但是,这些现有的基于深度学习的方法取决于大量精心标记的图像。同时,标记过程中不可避免地引入噪声,从而降低了模型的性能。因此,制定强大的培训策略以减轻医学图像分类任务中的标签噪声是很重要的。方法:在这项工作中,我们提出了一种新颖的贝叶斯统计数据指导标签翻新机制(BLRM),以防止过度适合嘈杂的图像。 BLRM利用贝叶斯统计数据和指定时间加权技术中的最大后验概率(MAP)来选择性地纠正嘈杂图像的标签。激活BLRM时,训练时期逐渐纯化训练图像,从而进一步改善分类性能。结果:关于合成噪声图像(公共OCT和Messidor数据集)和现实世界嘈杂图像(Animal-10N)的全面实验表明,BLRM选择性地翻新了噪声标签,从而凝结了噪声数据的不良影响。同样,与DNN集成的抗噪声BLRM在不同的噪声比下有效,并且独立于骨干DNN架构。此外,BLRM优于抗噪声的最新比较方法。结论:这些研究表明,所提出的BLRM能够缓解医学图像分类任务中的标签噪声。
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