論文の概要: NexToU: Efficient Topology-Aware U-Net for Medical Image Segmentation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15911v1
- Date: Thu, 25 May 2023 10:18:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-26 15:57:22.867356
- Title: NexToU: Efficient Topology-Aware U-Net for Medical Image Segmentation
- Title(参考訳): NexToU: 医用画像セグメンテーションのための効率的なトポロジ対応U-Net
- Authors: Pengcheng Shi, Xutao Guo, Yanwu Yang, Chenfei Ye and Ting Ma
- Abstract要約: CNNとTransformerの派生型は、主要な医療画像セグメンテーションバックボーンとして登場した。
医用画像分割のための新しいハイブリッドアーキテクチャであるNexToUを提案する。
我々の手法は、他の最先端(SOTA)アーキテクチャよりも一貫して優れています。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.8336080345323227
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Convolutional neural networks (CNN) and Transformer variants have emerged as
the leading medical image segmentation backbones. Nonetheless, due to their
limitations in either preserving global image context or efficiently processing
irregular shapes in visual objects, these backbones struggle to effectively
integrate information from diverse anatomical regions and reduce
inter-individual variability, particularly for the vasculature. Motivated by
the successful breakthroughs of graph neural networks (GNN) in capturing
topological properties and non-Euclidean relationships across various fields,
we propose NexToU, a novel hybrid architecture for medical image segmentation.
NexToU comprises improved Pool GNN and Swin GNN modules from Vision GNN (ViG)
for learning both global and local topological representations while minimizing
computational costs. To address the containment and exclusion relationships
among various anatomical structures, we reformulate the topological interaction
(TI) module based on the nature of binary trees, rapidly encoding the
topological constraints into NexToU. Extensive experiments conducted on three
datasets (including distinct imaging dimensions, disease types, and imaging
modalities) demonstrate that our method consistently outperforms other
state-of-the-art (SOTA) architectures. All the code is publicly available at
https://github.com/PengchengShi1220/NexToU.
- Abstract(参考訳): convolutional neural networks (cnn)とtransformer variantsは、主要な医療画像セグメンテーションバックボーンとして登場した。
それにもかかわらず、グローバルな画像のコンテキストを保存するか、視覚的物体の異常な形状を効率的に処理することの制限により、これらのバックボーンは様々な解剖学的領域からの情報を効果的に統合し、特に血管の個体間変動を低減するのに苦労する。
グラフニューラルネットワーク(GNN)の様々な分野におけるトポロジカルな特性と非ユークリッド関係の獲得に成功し,医療画像セグメンテーションのための新しいハイブリッドアーキテクチャであるNexToUを提案する。
NexToUは、Vision GNN(ViG)から改良されたPool GNNとSwin GNNモジュールで構成され、グローバルとローカルの両方のトポロジ表現を学習し、計算コストを最小化している。
解剖学的構造間の包摂的・排除的関係に対処するため,二分木の性質に基づいてトポロジカル相互作用(TI)モジュールを再構成し,トポロジカル制約をNexToUに迅速にエンコードする。
3つのデータセット(画像次元、疾患タイプ、画像モダリティを含む)で実施された大規模な実験は、我々の手法が他の最先端(SOTA)アーキテクチャを一貫して上回ることを示した。
すべてのコードはhttps://github.com/PengchengShi1220/NexToUで公開されている。
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