論文の概要: A Unified DINOv2-Based Framework for LVEF Estimation, GLS Dysfunction Classification, and Early Cardiotoxicity Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14750v1
- Date: Fri, 14 Aug 2026 02:46:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.063829
- Title: A Unified DINOv2-Based Framework for LVEF Estimation, GLS Dysfunction Classification, and Early Cardiotoxicity Prediction
- Title(参考訳): LVEF推定, GLS機能異常分類, 早期心毒性予測のための統合型DINOv2ベースフレームワーク
- Abstract要約: 左室容積率推定,GLSによる機能障害分類,早期心筋毒性予測は,心筋腫瘍診査における相補的情報を提供する。
DINOv2ベースのフレームワークをタスク固有のアダプテーションと予測ヘッドで採用する。
237人の患者から1,203本のトレーニングビデオと59人の独立した患者から300本のバリデーションビデオを含む患者レベルのスプリットでは、AUC-ROCが5.03%、AUC-ROCが76.48%、AUC-ROCが70。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.254921162350522
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Left ventricular ejection fraction (LVEF) estimation (Task 1), global longitu-dinal strain (GLS)-based dysfunction classification (Task 2), and early cardi-otoxicity prediction (Task 3) provide complementary information for cardio-oncology assessment. LVEF reflects macroscopic ventricular volume chang-es as the clinical standard, whereas GLS captures subtle myocardial defor-mation, indicating subclinical cardiotoxicity before overt LVEF decline. Fur-thermore, predicting cardiotoxicity from baseline echocardiography prior to treatment enables preventive interventions at an early stage. To address these three tasks, we employ a DINOv2-based framework with task-specific adap-tation and prediction heads. Built upon a frozen foundation encoder, the framework incorporates parameter-efficient Low-Rank Adaptation (LoRA) and temporal aggregation to learn task-specialized representations, ensuring robust generalization. Crucially, during inference, it operates in a fully cycle-detection-free and phase-free manner, requiring neither cardiac cycle seg-mentation nor explicit End-Diastolic/End-Systolic (ED/ES) annotations. Ad-ditionally, we introduce an ED/ES-guided 2D/3D hybrid multi-view regres-sion model specifically to optimize Task 1. On a patient-level split containing 1,203 training videos from 237 patients and 300 validation videos from 59 independent patients, the DINOv2-based framework achieved a mean abso-lute error (MAE) of 5.03% for Task 1, an AUC-ROC of 76.48% for Task 2, and an AUC-ROC of 70.26% for Task 3. For Task 1, the specialized ED/ES-guided model further improves performance, achieving an MAE of 4.64%. This framework demonstrates the effectiveness of foundation model repre-sentations across diverse cardio-oncology tasks and the additional benefit of physiology-guided modeling for accurate LVEF estimation.
- Abstract(参考訳): 左室放出率 (LVEF) の推定値 (Task1) , GLSによる機能障害分類 (Task2) , 早期心筋毒性予測 (Task3) は, 心臓腫瘍診断のための相補的情報を提供する。
LVEFは心室容積シャンゼを臨床標準として反映するが,GLSは軽微な心筋減圧を捉え,LVEF低下前の心機能低下を示唆する。
Fur-themore, predicting cardiotoxicity from baseline echocardiography before treatmentにより早期に予防的介入が可能となる。
これら3つの課題に対処するために、DINOv2ベースのフレームワークを使用し、タスク固有のアダプテーションと予測ヘッドを用いる。
凍結基盤エンコーダに基づいて構築されたこのフレームワークは、パラメータ効率の低いローランド適応(LoRA)と時間的アグリゲーションを組み、タスク特殊化表現を学習し、堅牢な一般化を保証する。
心サイクルのセグメンテーションも明示的なEnd-Diastolic/End-Systolic(ED/ES)アノテーションも必要としない。
ED/ES-guided 2D/3D hybrid multi-view regres-sion model を導入し、タスク1を最適化する。
237人の患者から1,203本のトレーニングビデオと59人の独立した患者から300本のバリデーションビデオを含む患者レベルで、DINOv2ベースのフレームワークは、タスク1で5.03%、タスク2で76.48%、タスク3で76.48%、AUC-ROCで70.26%の平均アブソリュートエラー(MAE)を達成した。
Task 1では、ED/ES誘導モデルによりパフォーマンスが向上し、MAEは4.64%向上した。
本枠組みは, 各種心-腫瘍学タスクにおける基礎モデル再帰の効果と, 正確なLVEF推定のための生理学誘導モデリングのメリットを実証するものである。
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