論文の概要: Differential-UMamba: Rethinking Tumor Segmentation Under Limited Data Scenarios
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18177v2
- Date: Tue, 29 Jul 2025 11:21:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-30 12:52:36.82742
- Title: Differential-UMamba: Rethinking Tumor Segmentation Under Limited Data Scenarios
- Title(参考訳): Differential-UMamba: 限られたデータシナリオ下での腫瘍切除の再考
- Authors: Dhruv Jain, Romain Modzelewski, Romain Herault, Clement Chatelain, Eva Torfeh, Sebastien Thureau,
- Abstract要約: Diff-UMambaは、UNetフレームワークとmambaメカニズムを組み合わせて長距離依存関係をモデル化する新しいアーキテクチャである。
Diff-UMambaの中心部にはノイズ低減モジュールがあり、ノイズや無関係なアクティベーションを抑制するための信号差分戦略を採用している。
このアーキテクチャは、特に低データ設定において、セグメンテーションの精度と堅牢性を改善する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.1231963031043786
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In data-scarce scenarios, deep learning models often overfit to noise and irrelevant patterns, which limits their ability to generalize to unseen samples. To address these challenges in medical image segmentation, we introduce Diff-UMamba, a novel architecture that combines the UNet framework with the mamba mechanism to model long-range dependencies. At the heart of Diff-UMamba is a noise reduction module, which employs a signal differencing strategy to suppress noisy or irrelevant activations within the encoder. This encourages the model to filter out spurious features and enhance task-relevant representations, thereby improving its focus on clinically significant regions. As a result, the architecture achieves improved segmentation accuracy and robustness, particularly in low-data settings. Diff-UMamba is evaluated on multiple public datasets, including medical segmentation decathalon dataset (lung and pancreas) and AIIB23, demonstrating consistent performance gains of 1-3% over baseline methods in various segmentation tasks. To further assess performance under limited data conditions, additional experiments are conducted on the BraTS-21 dataset by varying the proportion of available training samples. The approach is also validated on a small internal non-small cell lung cancer dataset for the segmentation of gross tumor volume in cone beam CT, where it achieves a 4-5% improvement over baseline.
- Abstract(参考訳): データスカースシナリオでは、ディープラーニングモデルはノイズや無関係なパターンに過度に適合することが多いため、目に見えないサンプルに一般化する能力は制限される。
医用画像セグメンテーションにおけるこれらの課題に対処するため,UNetフレームワークとmamba機構を組み合わせて長距離依存関係をモデル化する新しいアーキテクチャDiff-UMambaを紹介した。
Diff-UMambaの中心部にはノイズ低減モジュールがあり、エンコーダ内のノイズや無関係なアクティベーションを抑制する信号差分戦略を採用している。
これにより、スプリケートな特徴を抽出し、タスク関連表現を強化することにより、臨床的に重要な領域へのフォーカスを改善することができる。
その結果、特に低データ設定において、セグメンテーションの精度と堅牢性が向上した。
Diff-UMambaは、医学セグメンテーションデカロンデータセット(肺と膵臓)やAIIB23など、複数の公開データセットで評価されており、さまざまなセグメンテーションタスクにおけるベースラインメソッドよりも1-3%パフォーマンスが一貫した向上を示している。
限られたデータ条件下でのさらなる性能評価のために、BraTS-21データセット上で、利用可能なトレーニングサンプルの割合を変動させることで、さらなる実験を行う。
また, コーンビームCTにおいて, 腫瘍容積のセグメンテーションのために, 内部非小細胞肺癌データセットを用いて, ベースラインよりも4-5%改善した。
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