論文の概要: Learning image representations for anomaly detection: application to discovery of histological alterations in drug development

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.07675v4
• Date: Sat, 15 Apr 2023 10:51:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-18 23:56:23.545347
• Title: Learning image representations for anomaly detection: application to discovery of histological alterations in drug development
• Title（参考訳）: 異常検出のための学習画像表現:創薬における組織学的変化の発見への応用
• Authors: Igor Zingman, Birgit Stierstorfer, Charlotte Lempp, Fabian Heinemann
• Abstract要約: 病理組織学では、通常標本は豊富であるが、異常(病理)の症例は少ないか、利用できない。 このような画像の事前学習畳み込みニューラルネットワーク(CNN)表現と組み合わせたアプローチは、以前は異常検出(AD)に用いられていた。 本手法は, 早期に薬剤の毒性評価に有効であり, 遅発性薬剤の服用を低減できる可能性が示唆された。
• 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: We present a system for anomaly detection in histopathological images. In histology, normal samples are usually abundant, whereas anomalous (pathological) cases are scarce or not available. Under such settings, one-class classifiers trained on healthy data can detect out-of-distribution anomalous samples. Such approaches combined with pre-trained Convolutional Neural Network (CNN) representations of images were previously employed for anomaly detection (AD). However, pre-trained off-the-shelf CNN representations may not be sensitive to abnormal conditions in tissues, while natural variations of healthy tissue may result in distant representations. To adapt representations to relevant details in healthy tissue we propose training a CNN on an auxiliary task that discriminates healthy tissue of different species, organs, and staining reagents. Almost no additional labeling workload is required, since healthy samples come automatically with aforementioned labels. During training we enforce compact image representations with a center-loss term, which further improves representations for AD. The proposed system outperforms established AD methods on a published dataset of liver anomalies. Moreover, it provided comparable results to conventional methods specifically tailored for quantification of liver anomalies. We show that our approach can be used for toxicity assessment of candidate drugs at early development stages and thereby may reduce expensive late-stage drug attrition.
• Abstract（参考訳）: 病理組織像における異常検出システムを提案する。 組織学では、正常なサンプルは通常豊富であるが、異常な(病理学的)症例は少ないか、使用できない。 このような設定下では、健全なデータで訓練された1つのクラス分類器は、分布異常なサンプルを検出することができる。 このようなアプローチと、事前訓練された画像の畳み込みニューラルネットワーク(CNN)表現が組み合わさって、以前は異常検出(AD)に用いられていた。 しかし、事前訓練された市販のcnn表現は、組織の異常な状況に敏感ではなく、健康な組織の自然な変化は遠方からの表現をもたらす可能性がある。 健康組織における関連詳細への表現を適応させるために, 異なる種, 臓器, 染色試薬の健康組織を識別する補助課題に対して, cnnを訓練することを提案する。 健全なサンプルには上記のラベルが付属するため、追加のラベル付け作業は必要ない。 トレーニング中、我々はセンターロス項でコンパクトな画像表現を強制し、ADの表現をさらに改善する。 提案するシステムは,肝臓異常の公開データセット上で確立したad法を上回っている。 さらに,肝異常の定量化に特化する従来の方法と同等の結果を得た。 本手法は, 早期開発段階における候補薬の毒性評価に有用であり, 費用のかかる後期薬乱用を低減できることを示す。

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