論文の概要: Breast tumor classification based on self-supervised contrastive learning from ultrasound videos
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10600v1
- Date: Tue, 20 Aug 2024 07:16:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-21 14:54:06.885154
- Title: Breast tumor classification based on self-supervised contrastive learning from ultrasound videos
- Title(参考訳): 超音波映像からの自己教師付きコントラスト学習に基づく乳癌の分類
- Authors: Yunxin Tang, Siyuan Tang, Jian Zhang, Hao Chen,
- Abstract要約: 我々は,胸部超音波ビデオクリップから表現を学習するために,トリプルトネットワークと自己教師付きコントラスト学習手法を採用した。
本モデルでは,受信機動作特性曲線 (AUC) の0.952の領域を達成した。
提案フレームワークはラベル付きデータに対する需要を大幅に減らし,乳房超音波画像の自動診断に活用する可能性を秘めている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.825379326219145
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Background: Breast ultrasound is prominently used in diagnosing breast tumors. At present, many automatic systems based on deep learning have been developed to help radiologists in diagnosis. However, training such systems remains challenging because they are usually data-hungry and demand amounts of labeled data, which need professional knowledge and are expensive. Methods: We adopted a triplet network and a self-supervised contrastive learning technique to learn representations from unlabeled breast ultrasound video clips. We further designed a new hard triplet loss to to learn representations that particularly discriminate positive and negative image pairs that are hard to recognize. We also constructed a pretraining dataset from breast ultrasound videos (1,360 videos from 200 patients), which includes an anchor sample dataset with 11,805 images, a positive sample dataset with 188,880 images, and a negative sample dataset dynamically generated from video clips. Further, we constructed a finetuning dataset, including 400 images from 66 patients. We transferred the pretrained network to a downstream benign/malignant classification task and compared the performance with other state-of-the-art models, including three models pretrained on ImageNet and a previous contrastive learning model retrained on our datasets. Results and conclusion: Experiments revealed that our model achieved an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) of 0.952, which is significantly higher than the others. Further, we assessed the dependence of our pretrained model on the number of labeled data and revealed that <100 samples were required to achieve an AUC of 0.901. The proposed framework greatly reduces the demand for labeled data and holds potential for use in automatic breast ultrasound image diagnosis.
- Abstract(参考訳): 背景:乳房超音波検査は乳腺腫瘍の診断に有用である。
現在, 放射線科医の診断を支援するため, 深層学習に基づく自動システムが多く開発されている。
しかし、そのようなシステムの訓練は、通常、専門的な知識を必要とし、高価であるラベル付きデータの需要量とデータ不足のため、依然として困難なままである。
方法: 胸部超音波ビデオクリップから表現を学習するために, トリプルトネットワークと自己教師付きコントラスト学習手法を採用した。
我々はさらに、特に認識しにくい正と負のイメージ対を識別する表現を学ぶために、新しい三重項損失を設計した。
11,805画像のアンカーサンプルデータセット,188,880画像の正のサンプルデータセット,ビデオクリップから動的に生成された負のサンプルデータセットを含む。
さらに,66例の400枚の画像を含む微調整データセットを構築した。
我々は、事前学習されたネットワークを下流の良/良性分類タスクに移行し、ImageNetで事前学習された3つのモデルと、データセットで再学習された従来のコントラスト学習モデルを含む、他の最先端モデルと比較した。
結果と結論: 実験の結果, 受信機動作特性曲線 (AUC) が0.952の領域を達成できた。
さらに, ラベル付きデータ数に対する事前学習モデルの依存性を評価し, 0.901のAUCを達成するためには<100試料が必要であることを明らかにした。
提案フレームワークはラベル付きデータに対する需要を大幅に減らし,乳房超音波画像の自動診断に活用する可能性を秘めている。
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