論文の概要: Deep reinforcement learning to detect brain lesions on MRI: a
proof-of-concept application of reinforcement learning to medical images
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.02708v1
- Date: Thu, 6 Aug 2020 15:26:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-11-02 07:11:49.091432
- Title: Deep reinforcement learning to detect brain lesions on MRI: a
proof-of-concept application of reinforcement learning to medical images
- Title(参考訳): mriによる脳病変検出のための深部強化学習 : 医学画像への強化学習の概念実証
- Authors: Joseph Stember, Hrithwik Shalu
- Abstract要約: 我々は脳腫瘍の位置を予測するために深層強化学習ネットワークを訓練する。
結果: 強化学習予測は訓練中に継続的に改善され, 教師付き深層学習予測は急速に変化した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Purpose: AI in radiology is hindered chiefly by: 1) Requiring large annotated
data sets. 2) Non-generalizability that limits deployment to new scanners /
institutions. And 3) Inadequate explainability and interpretability. We believe
that reinforcement learning can address all three shortcomings, with robust and
intuitive algorithms trainable on small datasets. To the best of our knowledge,
reinforcement learning has not been directly applied to computer vision tasks
for radiological images. In this proof-of-principle work, we train a deep
reinforcement learning network to predict brain tumor location.
Materials and Methods: Using the BraTS brain tumor imaging database, we
trained a deep Q network on 70 post-contrast T1-weighted 2D image slices. We
did so in concert with image exploration, with rewards and punishments designed
to localize lesions. To compare with supervised deep learning, we trained a
keypoint detection convolutional neural network on the same 70 images. We
applied both approaches to a separate 30 image testing set.
Results: Reinforcement learning predictions consistently improved during
training, whereas those of supervised deep learning quickly diverged.
Reinforcement learning predicted testing set lesion locations with 85%
accuracy, compared to roughly 7% accuracy for the supervised deep network.
Conclusion: Reinforcement learning predicted lesions with high accuracy,
which is unprecedented for such a small training set. We believe that
reinforcement learning can propel radiology AI well past the inherent
limitations of supervised deep learning, with more clinician-driven research
and finally toward true clinical applicability.
- Abstract(参考訳): 目的: 主に放射線学におけるAIが妨げられている。
1) 大きな注釈付きデータセットを必要とする。
2)新しいスキャナや機関への展開を制限する非汎用性。
そして
3)不十分な説明可能性と解釈可能性。
私たちは、小さなデータセットでトレーニング可能な堅牢で直感的なアルゴリズムで、強化学習が3つの欠点すべてに対処できると考えている。
我々の知る限りでは、放射線画像のコンピュータビジョンタスクには強化学習が直接適用されていない。
本研究では,脳腫瘍の位置を予測するために,深層強化学習ネットワークを訓練する。
材料と方法:BraTS脳腫瘍画像データベースを用いて,70個の造影T1強調2次元画像スライスを用いた深部Qネットワークを訓練した。
われわれは画像検索に協力し,病変の局所化を図った報奨と処罰を行った。
教師付きディープラーニングと比較するために、同じ70画像上でキーポイント検出畳み込みニューラルネットワークを訓練した。
両アプローチを別個の30の画像テストセットに適用した。
結果: 強化学習予測は訓練中に継続的に改善され, 教師付き深層学習予測は急速に変化した。
強化学習は, 教師付き深層ネットワークでは約7%の精度で, 85%の精度で病変位置を予測した。
結語:強化学習は、このような小さな訓練セットでは前例のない精度で病変を予測した。
我々は、強化学習が、教師付き深層学習の本質的な限界を克服し、より臨床主導の研究を行い、最終的に真の臨床応用に向けて、放射線学AIを推進できると考えている。
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