論文の概要: Multi-modal Evidential Fusion Network for Trusted PET/CT Tumor Segmentation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.18327v1
- Date: Wed, 26 Jun 2024 13:14:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-27 13:29:21.668797
- Title: Multi-modal Evidential Fusion Network for Trusted PET/CT Tumor Segmentation
- Title（参考訳）: PET/CT腫瘍分離のためのマルチモーダル・エビデンシャル・フュージョンネットワーク
- Authors: Yuxuan Qi, Li Lin, Jiajun Wang, Jingya Zhang, Bin Zhang,
- Abstract要約: PET画像とCT画像の画質は臨床環境で大きく変化しており、ネットワークによって抽出されたモダリティ情報の不確実性につながっている。
本稿では,クロスモーダル・フィーチャーラーニング(CFL)モジュールとマルチモーダル・トラスト・フュージョン(MTF)モジュールからなる新しいマルチモーダル・エビデンシャル・フュージョン・ネットワーク(MEFN)を提案する。
本モデルでは, 自動セグメンテーション結果の受け入れや拒絶の判断において, セグメンテーション結果の確実な不確実性を, 放射線技師に提供することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.839660501978193
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Accurate segmentation of tumors in PET/CT images is important in computer-aided diagnosis and treatment of cancer. The key issue of such a segmentation problem lies in the effective integration of complementary information from PET and CT images. However, the quality of PET and CT images varies widely in clinical settings, which leads to uncertainty in the modality information extracted by networks. To take the uncertainty into account in multi-modal information fusion, this paper proposes a novel Multi-modal Evidential Fusion Network (MEFN) comprising a Cross-Modal Feature Learning (CFL) module and a Multi-modal Trusted Fusion (MTF) module. The CFL module reduces the domain gap upon modality conversion and highlights common tumor features, thereby alleviating the needs of the segmentation module to handle modality specificity. The MTF module utilizes mutual attention mechanisms and an uncertainty calibrator to fuse modality features based on modality uncertainty and then fuse the segmentation results under the guidance of Dempster-Shafer Theory. Besides, a new uncertainty perceptual loss is introduced to force the model focusing on uncertain features and hence improve its ability to extract trusted modality information. Extensive comparative experiments are conducted on two publicly available PET/CT datasets to evaluate the performance of our proposed method whose results demonstrate that our MEFN significantly outperforms state-of-the-art methods with improvements of 2.15% and 3.23% in DSC scores on the AutoPET dataset and the Hecktor dataset, respectively. More importantly, our model can provide radiologists with credible uncertainty of the segmentation results for their decision in accepting or rejecting the automatic segmentation results, which is particularly important for clinical applications. Our code will be available at https://github.com/QPaws/MEFN.
- Abstract（参考訳）: PET/CT画像における腫瘍の正確なセグメンテーションは、コンピュータ支援によるがんの診断と治療において重要である。
このようなセグメンテーション問題の鍵となる問題は、PETおよびCT画像からの補完情報を効果的に統合することにある。
しかし,PET画像とCT画像の画質は臨床環境によって大きく変化しており,ネットワークによって抽出されたモダリティ情報の不確実性が生じる。
マルチモーダル情報融合における不確実性を考慮するために,クロスモーダル・フィーチャーラーニング(CFL)モジュールとマルチモーダル・トラスト・フュージョン(MTF)モジュールからなる新しいマルチモーダル・エビデンシャル・フュージョン・ネットワーク(MEFN)を提案する。
CFLモジュールは、モダリティ変換時のドメインギャップを減らし、共通の腫瘍の特徴を強調し、モダリティ特異性を扱うためのセグメンテーションモジュールの必要性を軽減する。
MTFモジュールは、相互注意機構と不確実性校正器を利用して、モダリティの不確実性に基づいてモダリティ特徴を融合し、デプスター・シェーファー理論の指導の下でセグメンテーション結果を融合する。
さらに、不確実性に着目したモデルに新たな不確実性知覚損失を導入し、信頼されたモダリティ情報を抽出する能力を向上させる。
提案手法の有効性を評価するために,2つの一般公開PET/CTデータセットを用いて大規模な比較実験を行い,その結果から,AutoPETデータセットとHecktorデータセットのDSCスコアが2.15%,3.23%向上し,MEFNは最先端手法を著しく上回っていることが示された。
さらに, 臨床応用において特に重要な自動セグメンテーション結果の受け入れ, 拒絶の決定に対するセグメンテーション結果の不確かさを, 放射線科医に提供することができる。
私たちのコードはhttps://github.com/QPaws/MEFN.comで公開されます。
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