論文の概要: Imbalanced Domain Generalization for Robust Single Cell Classification in Hematological Cytomorphology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.07771v1
• Date: Tue, 14 Mar 2023 10:20:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 15:41:15.155748
• Title: Imbalanced Domain Generalization for Robust Single Cell Classification in Hematological Cytomorphology
• Title（参考訳）: 血液細胞形態におけるロバスト単一細胞分類のための不均衡領域の一般化
• Authors: Rao Muhammad Umer, Armin Gruber, Sayedali Shetab Boushehri, Christian Metak, Carsten Marr
• Abstract要約: 我々は、ドメイン間データの不均衡とドメインシフトに対処して、WBC分類のための堅牢なCNNを訓練する。 提案手法は,既存手法と比較してF1マクロスコアが最適であり,稀な細胞型を考慮できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7007225479462402
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Accurate morphological classification of white blood cells (WBCs) is an important step in the diagnosis of leukemia, a disease in which nonfunctional blast cells accumulate in the bone marrow. Recently, deep convolutional neural networks (CNNs) have been successfully used to classify leukocytes by training them on single-cell images from a specific domain. Most CNN models assume that the distributions of the training and test data are similar, i.e., that the data are independently and identically distributed. Therefore, they are not robust to different staining protocols, magnifications, resolutions, scanners, or imaging protocols, as well as variations in clinical centers or patient cohorts. In addition, domain-specific data imbalances affect the generalization performance of classifiers. Here, we train a robust CNN for WBC classification by addressing cross-domain data imbalance and domain shifts. To this end, we use two loss functions and demonstrate the effectiveness on out-of-distribution (OOD) generalization. Our approach achieves the best F1 macro score compared to other existing methods, and is able to consider rare cell types. This is the first demonstration of imbalanced domain generalization in hematological cytomorphology and paves the way for robust single cell classification methods for the application in laboratories and clinics.
• Abstract（参考訳）: 白血球の正確な形態分類(WBCs)は白血病の診断において重要なステップであり、非機能的ブラスト細胞が骨髄に蓄積する疾患である。 近年、深層畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は特定の領域からの単細胞画像に基づいて、白血球の分類に成功している。 多くのcnnモデルは、トレーニングデータとテストデータの分布が類似している、すなわち、データは独立して、同じ分散である、と仮定している。 したがって、異なる染色プロトコル、倍率、解像度、スキャナー、イメージングプロトコル、および臨床センターや患者のコホートの変化に対して堅牢ではない。 さらに、ドメイン固有のデータ不均衡は分類器の一般化性能に影響する。 本稿では,wbc分類のためのロバストなcnnを,クロスドメインデータ不均衡とドメインシフトに対処して訓練する。 この目的のために2つの損失関数を用い,out-of-distribution (ood) 一般化の有効性を示す。 本手法は他の方法と比較してF1マクロスコアが最適であり, 稀な細胞型を考慮できる。 これは血液形態学における不均衡領域の一般化の初めての実証であり、実験室や診療所への応用のための堅牢な単細胞分類方法の道を開くものである。

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