論文の概要: Specificity-Preserving Federated Learning for MR Image Reconstruction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.05752v1
• Date: Thu, 9 Dec 2021 22:13:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-12-18 21:07:06.773839
• Title: Specificity-Preserving Federated Learning for MR Image Reconstruction
• Title（参考訳）: MR画像再構成のための特異性保存フェデレーション学習
• Authors: Chun-Mei Feng and Yunlu Yan and Huazhu Fu and Yong Xu and Ling Shao
• Abstract要約: 統合学習は、磁気共鳴(MR)画像再構成におけるデータのプライバシーと効率を改善するために使用できる。 近年のFL技術は、グローバルモデルの一般化を強化することで、この問題を解決する傾向にある。 MR画像再構成のための特異性保存FLアルゴリズム(FedMRI)を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 94.58912814426122
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Federated learning (FL) can be used to improve data privacy and efficiency in magnetic resonance (MR) image reconstruction by enabling multiple institutions to collaborate without needing to aggregate local data. However, the domain shift caused by different MR imaging protocols can substantially degrade the performance of FL models. Recent FL techniques tend to solve this by enhancing the generalization of the global model, but they ignore the domain-specific features, which may contain important information about the device properties and be useful for local reconstruction. In this paper, we propose a specificity-preserving FL algorithm for MR image reconstruction (FedMRI). The core idea is to divide the MR reconstruction model into two parts: a globally shared encoder to obtain a generalized representation at the global level, and a client-specific decoder to preserve the domain-specific properties of each client, which is important for collaborative reconstruction when the clients have unique distribution. Moreover, to further boost the convergence of the globally shared encoder when a domain shift is present, a weighted contrastive regularization is introduced to directly correct any deviation between the client and server during optimization. Extensive experiments demonstrate that our FedMRI's reconstructed results are the closest to the ground-truth for multi-institutional data, and that it outperforms state-of-the-art FL methods.
• Abstract（参考訳）: フェデレートラーニング(FL)は、複数の機関がローカルデータを集約することなく協力できるようにすることにより、MR画像再構成におけるデータのプライバシーと効率を改善するために用いられる。 しかし、異なるMRイメージングプロトコルによって引き起こされる領域シフトは、FLモデルの性能を著しく低下させることができる。 近年のFL技術は,グローバルモデルの一般化によりこれを解消する傾向にあるが,デバイス特性に関する重要な情報を含むドメイン固有の特徴を無視し,局所的な再構築に有用である。 本稿では,MR画像再構成(FedMRI)のための特異性保存FLアルゴリズムを提案する。 MR再構成モデルは,グローバルレベルでの汎用表現を実現するグローバル共有エンコーダと,各クライアントのドメイン固有の特性を保持するクライアント固有のデコーダの2つの部分に分けられる。 さらに、ドメインシフトが存在する場合のグローバル共有エンコーダの収束をさらに促進するため、最適化中にクライアントとサーバ間の偏差を直接補正する重み付きコントラスト正規化を導入する。 広範な実験により,fedmriの再構成結果が多施設データに最も近いことを証明し,最先端fl法を上回った。

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