論文の概要: Federated Learning for Medical Image Analysis: A Survey

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05980v3
• Date: Tue, 12 Sep 2023 14:15:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-13 16:59:09.556627
• Title: Federated Learning for Medical Image Analysis: A Survey
• Title（参考訳）: 医用画像解析のための連合学習:調査
• Authors: Hao Guan, Pew-Thian Yap, Andrea Bozoki, Mingxia Liu
• Abstract要約: 医療画像における機械学習は、しばしば基本的なジレンマに直面している。 有望なソリューションとして、クロスサイトデータを共有することなく、さまざまなサイトからのデータに基づいて機械学習モデルの協調トレーニングを可能にするフェデレーション学習が近年注目を集めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.353410990099594
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Machine learning in medical imaging often faces a fundamental dilemma, namely the small sample size problem. Many recent studies suggest using multi-domain data pooled from different acquisition sites/datasets to improve statistical power. However, medical images from different sites cannot be easily shared to build large datasets for model training due to privacy protection reasons. As a promising solution, federated learning, which enables collaborative training of machine learning models based on data from different sites without cross-site data sharing, has attracted considerable attention recently. In this paper, we conduct a comprehensive survey of the recent development of federated learning methods in medical image analysis. We first introduce the background and motivation of federated learning for dealing with privacy protection and collaborative learning issues in medical imaging. We then present a comprehensive review of recent advances in federated learning methods for medical image analysis. Specifically, existing methods are categorized based on three critical aspects of a federated learning system, including client end, server end, and communication techniques. In each category, we summarize the existing federated learning methods according to specific research problems in medical image analysis and also provide insights into the motivations of different approaches. In addition, we provide a review of existing benchmark medical imaging datasets and software platforms for current federated learning research. We also conduct an experimental study to empirically evaluate typical federated learning methods for medical image analysis. This survey can help to better understand the current research status, challenges and potential research opportunities in this promising research field.
• Abstract（参考訳）: 医療画像における機械学習は、しばしば基本的なジレンマ、すなわち小さなサンプルサイズ問題に直面している。 最近の多くの研究は、異なる取得サイトやデータセットからプールされたマルチドメインデータを用いて、統計力を改善することを示唆している。 しかし、プライバシー保護の理由から、異なるサイトからの医療画像を簡単に共有することはできず、モデルトレーニング用の大規模なデータセットを構築することができる。 有望なソリューションとして,複数サイト間のデータ共有を必要とせず,異なるサイトのデータに基づく機械学習モデルの協調学習を可能にするフェデレーション学習が注目されている。 本稿では,医療画像解析におけるフェデレート学習手法の最近の開発について,総合的な調査を行う。 まず,医療画像におけるプライバシー保護と協調学習問題に対する連合学習の背景とモチベーションについて紹介する。 次に、医用画像解析のための連合学習手法の最近の進歩を概観する。 具体的には、クライアントエンド、サーバエンド、通信技術を含む連合学習システムの3つの重要な側面に基づいて、既存の手法を分類する。 各カテゴリにおいて、医用画像解析における特定の研究課題に応じて既存の連合学習手法を要約し、異なるアプローチのモチベーションに関する洞察を提供する。 さらに,現状の連合学習研究のための既存のベンチマーク医用画像データセットとソフトウェアプラットフォームについてレビューする。 また,医療画像解析のための典型的な連合学習法を実証的に評価する実験を行った。 この調査は、この有望な研究分野における現在の研究状況、課題、潜在的研究機会の理解を深める助けとなる。

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